论文电镀镉辅助工具在电镀锌镍合金工艺中的再应用

GLBChina

电镀镉辅助工具在电镀锌镍合金工艺中的再应用

Bart Van Den Bossche, Agnieszka Franczak, Robrecht Belis

Elsyca NV, Vaartdijk 3/603, 3018 Wijgmaal, Belgium

       镀镉层综合应用性能较为突出，因而在众多工程领域具有良好应用。然而，电镀镉工艺本身会对人体健康及环境造成较大危害。因此，需要寻求新的替代工艺。经验证,在众多电镀工艺中，电镀锌镍合金镀层是最适合替代电镀镉的。

      金属镀层的电化学沉积法具有众多优势。首先，成本较低。其次，可以通过调整电镀工艺参数来控制镀层的膜厚。再者，与物理沉积方式相比，电镀工艺也可以提高沉积速率。然而，一些复杂几何结构的产品电镀时会影响电镀层分布的效果。当电镀尺寸较大的产品时，通过测试产品表面镀层的膜厚情况往往会发现电流密度、镀层厚度分布不均匀及合金镀层中镍金属含量差异较大等严重问题 (图 1）

图 1 飞机起落架部件的 3D 几何形状比较电镀时间对膜厚分布的影响

要解决这些问题不能单纯地只靠改变电镀参数（例如电镀时间）：

       电镀层过厚（红色区域）和电镀层较薄（蓝色区域），即使是不同尺寸大小的产品，问题同样存在。
      从图 2 的柱状图中我们可以看到产品需要电镀面区域、不同膜厚分布占的百分比，以及锌镍合金镀层中镍金属的含量（红色—超出标准区域，绿色—在标准范围之内）

图 2 需要电镀面区域膜厚及镍金属含量的百分比

      电镀镉或者电镀锌镍合金工艺中产生的电镀层过厚或过薄的比例其实是可以通过使用相同结构的辅助工具来优化并控制的。也就是说,之前用于电镀镉的电镀辅助工具也可以在电镀锌镍合金工艺中使用。
      这个项目是要设计一些合适的辅助工具，它在飞机起落架部件电镀镉和电镀锌镍合金工艺过程中均可使用。这些电镀辅助工具的设计与优化是通过计算机仿真技术来达到的。在这种计算机辅助设计的优化下，我们有几重目标：满足膜厚要求（镉：min=10um，max=25um），尽可能地优化总的电镀时间，尽可能地让电镀辅助工具更加简单、实用。这都可以通过一种基于计算机模拟膜厚的技术实现，即 Elysca PlatingManager 电镀仿真软件。
      这些辅助工具主要是依赖两组活性部件：一，用于缩小产品膜厚过厚区域的绝缘屏蔽体，二，根据产品的实际情况而设计的辅助象形阳极（除了主要阳极之外的）（图 3）

图 3 该项目的辅助工具：电流遮蔽和辅助象形阳极（除了主阳极之外的）

      同样的电镀辅助工具也可用在电镀锌镍合金工艺中（锌镍合金膜厚标准：min = 7 um, max = 15 um）。在这种情况下，合金中镍金属的含量需要严格控制，因为电镀锌镍合金是一种异常共沉积现象。在电镀辅助工具的帮助下，锌镍合金镀层的膜厚和镍含量（12%--15%）都会控制在给定范围之内。但是，如果镍金属含量超出规定范围，这时我们既要考虑到电镀锌镍合金的工艺参数的变化，也要考虑辅助工具相对与之前电镀镉时的一些区别,并加以优化。以上这些通过使用 Elsyca PlatingManager 电镀仿真软件可以快速实现。





参考文献
1. Characterization of a Zinc/Nickel plating bath, Paulo Vieira, Bart Van Den Bossche, Alan Rose,
Plating&Surface Finishing, December 2009
2. Elsyca PlatingManager: http://www.elsycaplatingmanager.com/
3. www.elsyca.com / info@elsyca.com