滚镀要获得高效生产和优质镀层，绕不开滚镀的结构缺陷。滚镀的结构缺陷指由滚筒的封闭结构带来的镀层沉积速度慢、镀液分散能力和深镀能力下降及槽电压较高等缺陷。 显然，这些缺陷必然会成为滚镀获得高效生产和优质镀层的障碍，应采取措施加以改善。 01 改进筒壁开孔 卧式滚筒的结构是封闭的，滚筒内外的溶液交换和气体排出需要通过滚筒壁板上的开孔实现，则筒壁开孔的作用非常重要，可以说，筒壁开孔是维护滚镀进程的“生命线”。 既然是“生命线”，筒壁开孔显然应以畅通无阻、溶液的透过性能(简称透水性)更好为原则。传统的筒壁开孔方式为圆孔，其最大的缺点是滚筒开孔率低，透水性差，这会使滚镀的物料传送受到较大的阻力，从而使滚镀的结构缺陷较为严重。 如前文所述，滚镀过程中零件运行的三个阶段，以运行至外露表层零件位置时的影响为最大(可参考往期文章《滚镀过程中零件的运行状况，你有必要了解一下》)，而筒壁开圆孔尤其严重，则改进势在必行。 改进筒壁开孔，主要是提高滚筒开孔率，改善滚筒的透水性。滚筒透水性改善，则“生命线”畅通，“通则不痛，痛则不通”。 目前，生产中应用比较好的改进型筒壁开孔方式主要有筒壁开方孔和筒壁开网孔。筒壁开方孔与筒壁开圆孔相比，滚筒开孔率大大提高，这种优势尤其在滚筒孔径较小时最为明显，则滚筒透水性大大改善。 随着滚筒透水性的改善，滚筒内消耗的主金属离子能够得到及时补充，则阴极电流效率提高，电流密度上限提高。 另外，滚筒开孔率的提高，总是伴随着筒壁开孔排列方式的改变。筒壁开孔排列方式的改变，可使孔眼处瞬时电流密度减小，则给定的平均电流密度可以提高，镀层沉积速度加快。 筒壁开网孔与筒壁开方孔相比，滚筒开孔率进一步提高，且因为网壁较薄，滚筒透水性大大改善。 滚筒透水性改善后的收益，首先是阴极电流效率提高，则镀层沉积速度加快。比如，滚镀某细小零件，使用网孔滚筒比使用圆孔滚筒在电流不变的情况下，镀层达到同样的厚度施镀时间缩短一半，说明沉积速度提高一倍，则生产效率大大提高。 生产效率的提高，对尤其效率低下的钕铁硼滚镀意味着设备、人工、占地、管理成本等，都得到不同程度的节约，意义深远! 其次，滚筒透水性改善后，镀层均匀性改善。比如，钕铁硼电镀使用的一种网孔滚筒，比采用普通滚筒镀层所谓的“边角效应”(即高低电流区镀层厚度差别)明显改善。 另外，其他改进型筒壁开孔方式有筒壁开槽孔、滚筒两端开孔、开口滚筒等，可参考往期文章《形形色色的滚筒开孔方式，你知道几种?》 02 向滚筒内循环喷流 经过多种对筒壁开孔的改进后，滚镀的“生命线”得到极大的畅通，但改善滚筒透水性的潜力也不再可挖。 此时，从另外角度将滚筒外新鲜溶液向滚筒内循环喷流，则可使滚镀过程中消耗的有效成分得到及时补充。 目前，在某些特殊电镀生产中起重要作用的喷流滚镀技术即基于这样一种思路。 国内喷流滚镀技术最初是用于小零件复合滚镀的。与普通滚镀时金属离子向滚筒内补充相比，复合微粒要困难得多，因为复合微粒在溶液中处于悬浮状态，且复合微粒的传质过程没有电迁移作用。 所以，复合微粒要想越过筒壁开孔这道“门坎”顺利地补充到滚筒内，可谓“蜀道之难，难于上青天”。 在这点上，即使网孔滚筒也无能为力，因为网孔滚筒只对可溶性粒子来之不拒，而对处于悬浮状态的不溶性复合微粒却会拒之门外。 向滚筒内喷流则可将滚筒外富含复合微粒的新鲜溶液强制喷入滚筒内，从而使复合滚镀需要的复合微粒得到循环补充，小零件复合滚镀得以成功。 喷流滚镀技术用于普通电镀，目前比较明显的收益是镀层均匀性大大改善。比如，某接插件滚镀金采用喷流滚镀技术，有数据表明，其镀层均匀性可以改善一倍甚至更多。 而喷流滚镀技术在提高镀层沉积速度上，似乎不如改善镀层均匀性收益更大。这可能缘于向滚筒内喷流在改善紧贴滚筒内壁表层零件的溶液循环时略显逊色，而这点恰恰是制约滚镀电流密度难以提高的关键所在。 目前，在钕铁硼滚镀中有所应用的外喷流技术(与向滚筒内喷流相对应)也许能使这一问题得到一定程度的解决。 03 采用振动电镀 与改进筒壁开孔和向滚筒内循环喷流相比，振动电镀对滚筒的封闭结构改进得最彻底。 振动电镀打破了传统滚筒的封闭结构，因而消除了滚筒内外的离子浓度差，使滚镀的结构缺陷得到根本性改善，其导电条件、电力线分布、溶液浓度变化等均与挂镀相近，则镀层沉积速度、厚度均匀性等也均与挂镀相近。 与喷流滚镀技术用于普通电镀类似，振动电镀目前比较明显的收益也是镀层均匀性大大改善。比如，某接插件(长30～40mm、直径约1mm)振镀金，完全可满足其端部与腰部金层厚度差别不超过0.09um的要求，而同样采用普通滚镀，则无法满足要求。 但受振动电镀装载量、设备造价等影响，目前振动电镀多用于不宜或不能采用普通滚镀或品质要求较高的小零件(如针状、细小、薄壁、易擦伤、易变形、高精度等零件)的电镀。 另外，在实际生产中，改善滚镀的结构缺陷有时未必采取一种措施，可能会几种措施并用。 比如，振动电镀与周期换向脉冲电镀技术并用，在改善镀层均匀性方面往往会起到更理想的效果。 总之，在对滚镀结构缺陷造成的危害有了充分认识后，生产中应积极应对，不管采取一种还是几种措施，将其危害降低到最小程度，以最大限度提高滚镀的生产效率和产品质量。 |
