CN103160906B - 可提高电镀、电铸效果的方法及一种电镀、电铸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电镀、电铸装置，包括至少一电镀电源、镀种和至少一镀件，所有镀种和镀件均设置在电镀槽的镀液中，所述电镀电源的正极均连接镀种，负极则与镀件连接；还包括收集电源和收集体，所述收集体设于电镀槽中，且收集电源的正极连接镀种，负极连接收集体。此种装置可根据需要实现减少边缘超镀、零边缘超镀和边缘欠镀等工艺，提高电镀、电铸件工艺的理想效果，降低生产成本，增加效益。本发明还公开一种可提高电镀、电铸效果的方法。

Description

可提高电镀、电铸效果的方法及一种电镀、电铸装置

技术领域

本发明涉及一种电镀和电铸理论及利用此理论进行电镀和电铸的装置和工程工艺技术，属于电镀和电铸领域。

背景技术

在现有的电镀和电铸工程工艺技术是采用单个电镀电源E₁为核心系统进行的，如图1和图2所示，在电镀槽中针对该镀种材料进行镀液配方，添加剂，有时要通过加温、搅拌、移动镀件等外加方法以提高镀层的质量和电镀速度，但它仍存在很大的缺点无法克服，其中之一就是镀件面上的镀层厚度从其中心处沿靠边缘方向会逐渐变厚，并向此边缘尺寸的内、外延伸形成“边缘超镀”的难题，镀件的边缘处最为严重，并随着镀厚的增加而增加，今以镀件是平面为例：用户要求必须达到镀层厚度δ的确定值时才合格，此时，其中心镀层厚度值δ_中心已达到要求，即δ_中心=δ，但沿此中心沿边缘方向的镀厚及边缘尺寸之外的镀层δ'会大于δ_中心，即δ'>>δ_中心，特别在边缘处最为严重，δ_边远远大于δ_中心，而且，该镀层还会从边缘尺寸向内外延伸，此时，镀件的镀层已不是平面了，大于δ_中心的镀层部分和超越原边缘尺寸的部分叫“超镀”，镀层面呈凹形，增宽边缘尺寸。η>0的主要危害有：

1°超镀的这部分材料（如Au、Ag、Ni及更加稀贵的镀种材料）被完全浪费了，由于电镀、电铸行业面广，量大，年复一年累加起来此浪费十分巨大——这就是电镀电铸厂家的实际利益被白白流失了，即生产成本难降低；

2°镀件平面呈凹形，它若要与精密设备中的其它零件进行面对面的紧密配合，以传输电信号或能量（如接扦件），此时有效接触配合面积会大打折扣，即沿靠凹形镀层的中心区域会接触不到或不紧密，从而使传输电信号或能量会在此有重大损耗，使整机性能下降，对轴、孔要配合的因边缘超镀而造成的配合紧密度下降；

3°对镀件面上有边、孔等尺寸要求的，此处“边缘超镀”的害处最大，例如图9、图10所示的电铸Ni网（镍网），随着镀厚的增加，会像滚雪球一样不仅使网孔边缘严重超镀，更会向边缘尺寸外延伸，使网孔的面积变小甚至堵塞，此时已不是网，而是面了，网孔被丢失了，难以达到电铸N_i网时低的网孔丢失率η_D，严重限制了Ni网孔应有的使用价值即市场价值，即η_D小，保证镀厚条件下网孔可做得更小，市售价就越高，Ni网的应用面就广，不会浪费镀种材料，不会增加镀件重量和体积。

今若定义式中，S₁'为Ni网初脱模后再电铸加厚前的网孔面积，S'₂为电铸完成后的网孔面积，希望S'₂=S₁'，即 网孔没有丢失，显然，按目前工艺技术用单电源E₁系统进行电铸，如图1、图2所示，电铸层呈凹形。由于在电铸面边缘之外的Ni离子运动会密集于镀件面的边缘，并往边缘内、外的尺寸延伸，随着镀厚的增加，使网孔面积S'₂会越来越小，直至，此时即没有孔了。丢失开孔率Ni网孔变成面了，网孔被100%丢失！由此可见，用现有技术造成“边缘超镀”和镀层晶粒粗糙已严重制约着整个电镀、电铸行业众多用户和生产厂家共同对镀层技术质量、提高效率、降低成本的要求。

大家都知道，电镀和电铸行业在国计民生、军用、民用的很多行业产品中的应用是面广量大，无处不在，据CCTV1在2005年11月5日播报，我国因腐蚀直接损失每年至少5000亿元，间接损失更大。在军用、民用中很多极贵重仪器、设备因腐蚀、镀层质量不理想（主要的共有十二个质量指标）使整机性能下降，提前报废。另外，随着国家经济快速发展，防腐和提高整台机器中零部件（其中有大量关键电镀零件）的性能、质量要求包括镀层质量和镀层尺寸的要求已成为急需克服的技术难关，高质量的电镀和电铸行业的市场需求跟着增大，对提高镀层的技术要求已成为电镀、电铸件用户和电镀生产企业家共同的急需，其中包括镀件的“边缘超镀”这个目前无法克服的技术难题，如图1、图2所示；因此，深入研究清楚产生“边缘超镀”的原因，提高镀层质量，并由此研究开发出工艺 简便、普遍实用、效率提高、投入增加设备成本不大并且还能从中立即增收——A.使电镀、电铸件的应用市场价值大为提高；B.把“边缘超镀”这部分镀种材料全部回收，克服电镀、电铸行业中不会产生“边缘超镀”控制镀层的边缘尺寸，减薄镀层厚度，提高使用寿命，和提高镀层的综合质量的理论和由此理论开发出的工程工艺技术和设备和工艺方法已成为急需，其综合收益对电镀、电铸行业厂家和他们的用户是巨大的，直接的，并最终汇集于提升我国综合国力的大事业中。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种可提高电镀、电铸效果的方法及一种电镀、电铸装置，其可根据需要实现减少边缘超镀、零边缘超镀和边缘欠镀、提高镀层质量等工艺，提高电镀、电铸件工艺的理想效果，延长镀件使用寿命，降低生产成本，增加效益。

为了达成上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电镀、电铸装置，包括至少一电镀电源、镀种和至少一镀件，所有镀种和镀件均设置在电镀槽的镀液中，所述电镀电源的正极均连接镀种，负极则与镀件连接；还包括收集电源和收集体，所述收集体设于电镀槽中，且收集电源的正极连接镀种，负极连接收集体。

上述电镀电源和收集电源的类型相同，同时选用直流电源或脉冲同步电源。

上述电镀电源和收集电源均选用脉冲同步电源；所述装置还包括一电解电源，所述电解电源的正极分别连接所有镀件，负极连接镀种。

上述电解电源采用直流电源或反相脉冲同步电源，当采用反相脉冲同步电源时，所述电镀、电铸装置还设置一耦合器，所述耦合器的输入端连接电镀电源，输出端连接电解电源，将所述电镀电源的脉冲讯号反相输出以驱动电解电源工作。

上述收集体为与镀种材料相同或不同的平面体、棒或网。

上述镀种与镀件相对设置，且所有镀件均位于镀种的一侧，而收集体设于镀种与镀件之间，或镀件与镀种相对的另一侧。

上述镀件为n个且结构相同时，n为大于等于2的整数，电镀电源的数量为1～n；所述镀件为至少两个且结构不同时，电镀电源的数量与镀件的数量相同且一一对应连接。

一种可提高电镀、电铸效果的方法，所述的镀种和镀件均设置在电镀槽中，并将所有电镀电源的正极连接镀种，负极与镀件连接；还在电镀槽中设置一收集体，并将另外一收集电源的正极连接镀种，负极连接所述收集体。

上述镀种与镀件相对设置，且所有镀件均位于镀种的一侧，而收集体设置于镀种与镀件之间，或镀件与镀种相对的另一侧。

上述镀件为n个且结构相同时，n为大于等于2的整数，电镀电源的数量为1～n；所述镀件为至少两个且结构不同时，电镀电源的数量与镀件的数量相同且一一对应连接。

一种基于如前所述的电镀、电铸装置的方法，包括如下步骤：

（1）测算镀件朝向镀种一侧的面积S₁、镀种初始产生离子化处的横截面积S₀以及根据用户对镀件面上镀层厚度要求所制定的电镀电流I₁；此时，电镀电源E₁提供的电流I₁使镀种离子化，并产生初始离子群N₁时每个离子群带相同正电荷，在“同性相斥”力的作用下相互推动，使在镀种的截面上各个离子的分布密度趋向均匀，而在S₂处必还有离子群N_1B，而正对镀件面的N₁中的离子群为N_1A，N₁=N_1A+N_1B。其中，N_1A会均匀到达镀件面形成均匀镀层，而N_1B在 极强大的电场力e的驱吸下，根据几何学中“两点之间直线最短”的原理必向处的镀件面边缘处聚集终止，有两个结果：

1）正、负电荷复合成I_1B，和I_1A相加成I₁返回电镀电源E₁完成一个回路。其中，I_1A是N_1A的电荷，I₁=I_1A+I_1B；

2）N_1B中的离子还原成中性分子沉积在各自的点上，和N_1A中到此还原的中性分子相叠加成共同的沉积层，构成了电镀、电铸层的动态过程；

（2）由下式：估算出收集电源E₂的离子化电流I₂，进行试镀、试铸，并对镀件上镀层尺寸进行测量，再对I₂进行修正，逐次逼近，达到理想的收集电源离子化电流值；

令本专利技术增加一组收集电源E₂后，专门用于回收在S₂处的离子群N₂，使N₂代替N_1B占领的位置，而N₂是由E₂的I₂所产生，N₂到达沉积而回收。

收集电源E₂在电镀槽中与E₁各自单独形成电镀回路系统，当E₁和E₂开通 时，在公共极的镀种材料处分别由E₁提供的电流I₁在此产生的离子群N₁是确定的，由E₂提供的电流I₂产生的离子群为N₂，离子总数N=N₁+N₂；

在横截面积S₀处，N₁和N₂在同性相斥力的作用下的密度迅速呈均匀分布趋势，故在该处N₁和N₂所占有的空间面积S₁和S₂的大小与I₁和I₂的大小相对应成正比例，其比例系数K是相同的，它们在各自的电场力e₁和e₂的驱吸下按两点之间直线最短即电阻最小的原理各自奔向的收集体：电荷复合成电流I₂回路返回E₂；N₂中离子还原成中性分子沉积在此收集体上形成镀层，此镀层即能够全部回收。

在应用本专利的理论，方法，设备系统于电镀、电铸过程中或其它场合，使用收集电源E₂是本发明的核心技术特征。故收集电源E₂必须由本发明人（或委托人）来提供或认定推荐：都是在本专利的保护之内。

附图说明

图1是一种现有电镀、电铸装置的工作原理示意图；

图2是图1中离子的受力情况示意图；

图3是本发明实现对镀件的“减少边缘超镀”和“零边缘超镀”的工作原理示意图；

图4是本发明实现“边缘欠镀”和回收镀种材料的工作原理示意图；

图5是本发明应用电镀电源E_1P→I_1P→N_1P和E_2P→I_2P→N_2P的工作原理示意图；

图6是N组独立同槽电镀工作示意图；

图7是本发明应用反相脉冲同步电源E_3P的工作原理示意图；

图8是在图6基础上把3个镀种合并为1个镀种的工作示意图；

图9至图13分别是本发明的应用实例工作原理示意图；

图14是在图8基础上简化为一个收集电源E₂和收集体；

图15是电镀电源E_1P、收集电源E_2P与电解电源E₃的工作示意图。

主要标号说明

9，9a，9b，9c——镀种

N₁——由I₁和镀种共同产生离子化未扩散时初始离子群

N_1A——正对镀件面的N₁中的离子群

N_1B——镀件边缘之外的离子群

14——镀件 S₁——镀件朝向镀种一侧的面积

15a——电镀或电铸完后的镀层截面尺寸形状（由电镀电源E₁单独电镀电铸形成的）发生镀件“边缘超镀”

16——电镀槽 17——镀液

S₀——镀种初始产生离子化处的横截面积

S₂——在镀件之外的镀液截面积

e₁——电镀电源E₁在镀液中的电场力

e₂——收集电源E₂在镀液中的电场力

e_1P——电镀电源E_1P在镀液中的电场力

e_2P——收集电源E_2P在镀液中的电场力

15B——零边缘超镀的镀层 15C——边缘欠镀的镀层截面

N₂——由收集电源E₂提供的I₂和镀种发生的离子群

33——联接于收集电源负极的收集体

33a——E_2a组收集体 33b——E_2b组收集体 33c——E_2c组收集体

34a——E_2a组在收集体上的镀层截面

34b——E_2b组在收集体上的镀层截面

34c——E_2c组在收集体上的镀层截面 34——收集后的镀层截面

J_C——收集电源负极与收集体的联接点 I₂——由E₂提供的离子化电流

N_1a——由I_1a与镀种共同产生的离子

N_1b——由I_1b与镀种共同产生的离子

N_1c——由I_1c与镀种共同产生的离子

N_1p——由I_1p与镀种共同产生的离子群

N_2p——由I_2p与镀种共同产生的离子群

N₃——由I_3p或I₃在镀件镀层上剥离的离子

B_b——由离子群N_1B在其镀件沉积产生的镀层截面

B_c——镀层截面

14a——由电镀电源E_1a供电的待镀件和待铸件

14b——由电镀电源E_1b供电的待镀件和待铸件

14c——由电镀电源E_1c供电的待镀件和待铸件

15′a——离子N_1a形成的镀层

15′b——离子N_1b形成的镀层

15′c——离子N_1c形成的镀层

50——网状孔待电镀件和待电铸件 14D——管状镀件

51——该网孔在电镀或电铸初时的开孔面积

——各网孔之间初时的间距

——单个网孔在电镀或电铸之初时孔的对边距离

——单个网孔在电镀或电铸完成之时孔的对边距离

——网在电镀和电铸完成之后的截面

61——薄层绝缘物覆盖于外表面，若外表面也要电镀，则不要此绝缘层

62——电镀完后管状内表面的镀层截面

63——镀层截面62的镀层边缘欠镀层

64——镀完后圆柱体外表面的镀层截面

65——镀完后圆柱体外表面的边缘欠镀层形成倒角锥状

14E——镀件的圆柱体外表面 34E——收集后的镀层截面

I_1p——由电镀电源E_1p输出的脉冲电流

I_2p——由收集电源E_2p输出的脉冲电流

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将首先研究清楚传统的目前用单台电镀电源E₁进行电镀、电铸时会产生“边缘超镀”的物理电子化工原因和形成过程，简要叙述如下，可同时配合图 1和图2所示。

该电镀电源E₁的正极连接中性材料的镀种9，E₁的负极与镀件14连接，均浸没于配置好的镀液17中，有时还可以调节电镀槽16中的环境条件，如加温、搅拌、移动镀件等；当E₁开通时，在电镀槽中和之间在E₁作用下产生强大的电场力e，E₁提供电镀电流I₁，使正极上的镀种离子化（好似此时的正电荷，似“船”，此中性分子一旦被“装”在这船上结合为一体，就成为带正电荷的离子群N₁，其中每一个离子同时受两种力的作用，A.相同正极性离子间相斥的力F，B.在“异性相吸”即的强大电场力e相吸引的作用奔向镀件，此“船”的多少是由E₁产生的电流I₁的多少决定的，I₁大即“船”多，“船”所承载的货物——该镀种的分子数目就多，是严格按该镀种的分子结构式来实现这个离子化过程的（有的镀液已事前离子化了的，其受力和运动过程是一样的）。

在发生离子化初时，联结于的镀种附近的这些离子群N₁之间，在同性相斥力F的作用下有如闪电般向离子密度低的地方扩散，使各处离子密度达到动态平衡。若镀液进行加温、搅拌，移动镀件等外在因素，会加速这些离子分布的动态平衡。这是由于此时N₁中的每个离子均带相同正电极性，产生“同性相斥”力F的原因，这个揭示非常重要。下面要用到此结论，如图1、图2中所示。在这同时，N₁中的每个离子又受E₁的强大电场力e的作用即（待镀件）“异性相吸”的力e的共同作用下形成沿着各自的电力线前进，终止于各自在镀件的相应点上——此时，镀件的各处点上接收到的离子数目是不相同的，镀件面的边缘会聚集更多的离子群。此时，N₁会同时产生两个效果：

1°各个离子上的正电荷（即“船”）与上的负电荷复合成I₁，完成E₁的电流回路过程。在电镀槽中对各个离子运动所克服的阻力大小用电阻R表示，它就是构成E₁的功耗P，P=I₁ ²·R。

2°“船”上卸下的承载物即离子化后的镀种还原成中性分子，沉积在联接在上的镀件的这个点上，即完成一个电镀过程，但此时这种沉积密度分布在镀件面各处根据图1、图2所示是不均匀的，即镀件的边缘处高度密集，这就是造成“边缘超镀”的根源。经本人研究揭示其过程如下：

当E₁开通时，如图1和图2所示，在处的该镀种的中性分子被离子化。此处，其带同性电离子的数目N₁如前文中所述是迅速扩散朝密度均匀方向分布达到动态平衡。即在处镀种被离子化初时N₁中的各离子在此处的横截面积S₀呈均匀分布趋势。这是由于“同性相斥”的力F作用下造成的。在这同时，这些已带相同正性电的离子群的各个离子在和（即镀件）之间在E₁强大电场力e的驱动下沿各自的电力线奔向E₁的负极（即镀件），镀件是置于电镀槽的镀液之中的，镀件的面积为S₁，显然S₀大于S₁这样才能工作。即S₁之外还有充满N₁的空间。这个空间面积是S₂，故S₂=S₀-S₁>0。由于处产生的正离子的密度如前文所述迅速呈均匀趋势扩散分布，在此处层面各个离子均在至 之间，是在同E₁电场力e驱动下在同一起跑线出发沿各自的电力线前进终止于的相对应的镀件各自的点上。在这全过程中初时各离子的电力线分布成二大组。

a，的镀件正对着从处来的离子群N_1A。N_1A的电力线是正直线的，是均匀的。到达此终点的离子群N_1A是均匀的，不产生“边缘超镀”问题。

b，由于S₀>S₁，即S₀-S₁>0，在边缘之外的离子群为N_1B，N_1B=N₁-N_1A>0，各个N_1B离子在各自的F和电场力e作用下的电力线呈斜曲线终止于镀件的边缘，其路线严格按照电子学中的欧姆定律进行，即其中：

E₁——电镀槽中至之间的电压值，单位：伏特；

I₁——由E₁产生提供使该镀种的中性分子离子化所需的电流，单位：安培；

R——该镀种被离子化后各个离子由镀液中出发到达各自终止点处的镀件上各自的终止点全路程各个离子各自的距离L所克服的阻力，单位：欧姆；

（注：以下讨论均不计算镀液之外E₁，即I₁所做的传输电阻R_外，即传输损耗P_传，特此说明）

由于镀液中各横截面积层中的电阻对各个同性质离子N_1A和N_1B都没有选 择偏向性，是均等的，所以每个离子R的大小决定于N中的各个离子到达各自终点即镀件的各自距离长度L，所以，N_1B中的每一个离子到达终点的路程是不一样的。距离短的，即L小的，它克服的电阻就小，即I就大。由I带来的N_1B离子数就多，沉积物就多，即该处的镀层就要厚。如图1、图2所示，其中L——由该镀种被离子化N后的各个离子沿着各自的电力线到达各自即镀件上该终止点的距离长度尺寸。L小的，即电力线短的，R就小，这个离子的电力线就终止在这个点上（显然N_1B的离子到达镀件边缘处的L最小），被E₁电场力驱吸来的离子N就在此结束。此时，同时产生两个效果：

A：该离子上的正电荷与镀件（）上的负电荷复合成I₁，完成E₁的电流回路过程；

B：该离子“卸”下“货物”还原成中性分子就沉积在这点上面，完成电镀、电铸过程。

由几何学公理可知：两点之间直线最短。所以在N中对每一个离子，由于镀槽液中各横截面的镀液电阻如前文所述是均等的，对其阻力的大小决定于该离子的电力线长度L，L小的，R就小，其电力线的终止点就落在镀件的这个点上，被电场力e驱吸来的离子就在此结束（显然，对离子群N_1B的最短L在镀件的边缘），完成上述A和B的两个效果：并由此引出第三个镀层效果，如图2所示：

1)正对镀件的离子群N_1A在镀件面上沉积产生均匀镀层15B；

2)在正对镀件之外的离子群N_1B会沿着各自的斜的电力线终止于镀件的边缘各个点上沉积成B_b，此边缘处N_1B的离子高度密集，使镀件边缘的15B与B_b叠加而严重，快速增厚镀层为B'_b；

3)由上述1)和2)中的15B+B_b=B'_b（在边缘处向内外尺寸延伸）。此B'_b使那些N_1A离子中沿靠正对镀件边周之内圈的那些N_1A离子群此时因镀层B'_b而减短了原来的L尺寸而拐向转弯曲向R变小的地方（即边缘）：吸引到镀件边缘内、外镀层已增厚为B'_b的地方聚集（因为两点之间直线最短）而沉积成镀层B_c，像滚雪球一样进一步使镀件边缘超镀，并向镀件边缘的内外方向延伸，形成似馒头 状镀层。基于镀件面凹的镀层就这样形成“滚雪球式”的“边缘超镀”过程。即用现有单一电源E₁进行电镀和电铸的技术，在电镀和电铸件边缘附近内外的镀层B_边=15B+B_b+B_c>>15B，此B_b+B_c超镀层会随着电镀、电铸过程的增加而同步加速增加，其害处已在背景技术中有所叙述。

以上本发明人研究揭示的在现有技术背景中造成电镀的“边缘超镀”的物理、电子、化工过程——是完成本发明的核心特征之一，如图1和图2所示。

本发明的特征在于根据前文所揭示的产生“边缘超镀”的原因而提出克服和利用的技术方案，如图3至13、图15所示，这就是：

在根据现在用单一电镀电源E₁和工艺技术基础上增加一个收集电源E₂用来专门收集离子群N_1B，E₂的输出功率和电流I₂与E₁一样可由用户根据技术需要进行调节，其中，为正极，为负极，把和紧密联接于J_A为公共极， 与分开，与镀件联接，与收集体（与该镀种材料相同或不同的导体平面体、棒或网）33紧密联接于J_C，置于同一电镀槽中。收集体最好选与镀种材料相同———可放在镀件之前，也可放在镀件之后。其工作过程是：当E₁和E₂开通后，E₁产生电镀电流I₁，E₂产生它的离子化电流I₂，I₁和I₂的大小均可由用户独立调节以满足技术要求，此时，在公共正极处的该镀种的中性分子被离子化：I₁产生它的离子群N₁，而I₂产生它的离子群N₂，离子总数为N，N=N₁+N₂。N₁和N₂分别与I₁和I₂的大小成正比例，比例系数均为K。在公共极处的在镀液中的镀种处产生离子群N中。N₁和N₂所占的空间大小完全对应于I₁和I₂的大小所决定，而且N₁和N₂的电极性完全相同，根据电子学“同性相斥”原理，在F力作用下使相互间会以闪电般快速向离子密度小的地方扩散，达到动态平衡。即N的密度在各处大致相同。即在单位面积上的离子数目大致相同，揭示出这一点非常重要，可作为下述解决方案的计算依据之一。

这些被I₁和I₂同时共同离子化后的离子即分为N₁和N₂两组离子群。它们均在各自电场力e₁和e₂的驱动下沿着各自的电力线奔向各自的终止点，即（镀件）和（收集体）。N₁和N₂各行其道，互不干扰，当分别到达各自终点后完成如前述分析所述：

A：N₁上的正电荷与上的负电荷进行复合成电流I₁，完成E₁的电流回路；N₁在镀液中运动要克服阻力即电阻R₁所做的功耗即E₁的功耗P₁，P₁=U·I₁=I₁ ²·R₁，还要包括I₁要克服在离子化瞬间处“阻挡层”上的热耗，例如：船1#装货→离开→（时间t）→船2#进入装货→离开……，由于离子是有质量有体积的实体，所以这段必有大于0值的空隔时间t>0，即实际离子化接触面积会减少，有效离子化浓度减少是形成阻挡层、使热耗增加，是限制I_1max的根源之一，要设法提高此处的镀液浓度即扩散速度，以增加接货船数量，使此热耗下降，若t=0则无阻挡层，这是不可能的，故要尽力使t下降；

在此同时，N₁中的每个离子卸下承载物，在其终止点和相连接的镀件上还原成中性分子并沉积在这个点上，形成镀层15B；

B：N₂中的正电荷与上的负电荷复合成电流I₂，完成E₂的电流回路。同样N₂在镀液中运动要克服阻力即电阻R₂所做的功耗即E₂的功耗P₂，P₂=U·I₂=I₂ ²·R₂，还要包括I₂要克服在离子化瞬间处“阻挡层”上的热耗，要设法提高此处的实时有效的镀液浓度；

在此同时，N₂上的承载物卸下在极上的收集体上还原成中性分子并沉积在上面，形成镀层B_b，此镀层B_b即可轻易回收。此时，不产生附加镀层B_c，就这样，原是祸害的边缘超镀层今即变害为宝了！这份收益对电镀厂家（也是对国家）是一座现成的该镀种无需花大力气提炼的矿芷。

由此可见，在公共极阳极处，由E₁和E₂共同产生两组离子群N₁和N₂，N=N₁+N₂，是同材料，同极性，N₁由I₁产生，N₂由I₂产生。在的镀种近处所生成离子数各所占的空间面积大小分别与I₁和I₂的大小成正比例，此比例系数同为K值，更重要的是，N₁和N₂不仅是同材料，还是相同电极性。根据“同性相斥”原理，它们间会在F力作用下快于闪电般使离子浓度大的会往浓度小的地方扩散，基本上达到动态平衡。在各自电场力e₁和e₂的驱吸下分成二大离子群N₁和N₂，沿各自的电力线奔向各自的归宿点。即N₁在（工件镀面）进行电荷复合成I₁，在N₁中卸下承载物还原成中性分子，各自沉积在极的工件表面 各点上形成镀层15B。N₂在（收集体）进行电荷复合成I₂，在N₂中卸下承载物还原成中性分子，各自沉积在的收集体上形成镀层B_b而全部回收。

因此，在阳极处镀种由I₁和I₂的分别作用被离子化后的离子总数N被分流成N₁和N₂两组，减少了到达镀件上能接收到的镀种分子数目，即N₁=N-N₂，其中N₂的承载物沉积在收集体上被全部回收了，这样，就减少了“边缘超镀”的程度——这是本发明的核心特征之一。

以下将根据前述分析，求解出实现“零边缘超镀”和“边缘欠镀”的公式和实施方法：

1)由于镀件置于电镀槽的镀液之中，在阳极和为公共极，若整槽镀液事前已配置成离子化了的，则S₀为近似定性为该镀液在此处的横截面积；

2)在是镀件面积S₁，S₁是固定的，是事前可测量、可计算的，专门收集来自S₀处的N₁——是已知的；

3)在是N₂的收集体，即S₁边缘之外的面积为S₂，根据前述产生边缘超镀的离子群N₂是来自初始离子化S₀处总离子数N的一部分。在S₀处N₁和N₂的离子密度定性为均匀的，并且，N₁由I₁产生，N₂由I₂产生，总离子数N=N₁+N₂，所以，N₁与N₂的数量对应于I₁和I₂的大小，在S₀处，也分别对应于N₁所占的面积S₁和N₂所占的面积S₂，而在处，N₁全部均匀到达S₁上了。所以，S₁之外的面积S₂就可换算成对应于N₂和I₂，其比例系数均为K，这个换算很重要，极大地简化了工程计算。其工程实用公式：例如：电铸Ni网中各个孔面积之和就是S₂中的一个分部面积，是可事先测量的——是已知的。

求S₂可分两步：

a.定性方法：1)在电镀槽中即S₁的边缘之外的面积为S₂。此处是可测量的镀槽面积S'₀——是已知的；

b.根据后面提到的实时试镀法测量镀层尺寸来定量修正上述1）和2）的误 差，逐步逼近达到理想要求。

4）由E₁产生使在处使镀种的中性分子在S₀处离子化数量为N₁的电流是I₁：可根据该镀件常规电镀层和电铸层的技术工艺规程的要求所确定，是已知的，N₁离子是专供给镀件面的。

5）由E₂提供I₂在（同接于）使同一种镀种材料离子化其离子群N₂，N₂是全部到达的收集体上完成它的正负电荷复合成I₂回路及N₂中还原成中性分子沉积在收集体上而不到达镀件面。在S₀处初生离子总数N，而N=N₁+N₂，N₂的作用就是在公共正极镀种初始产生N处与N₁分占空间。由于离子间力F相斥作用使离子浓度密度分布均匀。所以，N₁和N₂所占的空间与I₁和I₂的大小对应成正比例，比例系数同为K值。而I₂是由收集电源E₂提供，完全可由用户独立调节的，I₂的电流表指示I₂→N₂→图3中的收集后的镀层截面34（边缘超镀层）。调节I₂十分方便、直观。

6）如前所揭示的：N₁和N₂是同材料的。同正电极性在“同性相斥”的F力作用下会快如闪电般向离子密度稀的地方扩散，直到动态平衡，就是使N₁和N₂的关系转化为I₁和I₂，S₁和S₂的平衡对应关系。在电镀、电铸已确定的系统中这些参数都是可测量的，确定的，可调节的，实施起来可十分方便地实现：①减少镀件“边缘超镀”的程度；②实现“边缘零超镀”③实现“边缘欠镀”，提高镀件的镀层质量，如平整度，并且与厚度无关！十分重要！

7）实现6)中的①②③的条件即工程计算公式：

由I₁和I₂在镀种初始产生离子N=N₁+N₂，此处离子的分布密度为：

$Q_{N_1}=\frac{N_1}{S_1}=\frac{K\·I_1}{S_1};$ $Q_{N2}=\frac{N_2}{S_2}=\frac{K\·I_2}{S_2};$

在同电极性离子相斥力F作用下迅速达到动态平衡，可定性简化认为（消去相同的N=K·I中的K）：

Q_N1=Q_N2或 $\frac{I_1}{S_1}=\frac{I_2}{S_2}$ 或 $\frac{I_1}{I_2}=\frac{S_1}{S_2}$

即 $\frac{I_1}{I_2}=\frac{S_1}{S_2}\·\·\·\left(1\right)$

或 $I_2=\frac{S_2}{S_1}\·I_1\·\·\·\left(2\right)$

或I₂=S_k·I₁…………(3)

式中：在确定的电镀、电铸实时系统中，S₁、S₂、I₁都是已知量可用实镀检测修正的。

根据用户提出的镀层厚度要求由电镀厂家制订的N₁离子化电流由E₁提供，令S_k为N₁和N₂在S₀处的占空比。而镀件边缘之外的N₂所占有的面积S₂与镀件上沉积到的N₁所占的面积S₁之比，电镀、电铸系统已确定了，S_k是个常数，S_k小，E₂所提供的收集用电流I₂就小了。E₂的功耗P₂=I₂ ²·R=U·I₂就小，但S_k必须大于零值，即S₂必须大于零值，即S₀必须大于S₁。这样，镀件才能在电镀槽中工作。此处E₂的输出功率和E₁一样必须满足要求，其输出电流I₂的大小可由用户独立调节。电流表头显示方便而灵活。（2）式中S₁、S₂、I₁都是可事前测量、计算，或实时试镀结果中可测量得到的，是已知的，故I₂可求出。考虑到在实时电镀、电铸过程中可能有外来附加环境因素，如加温、搅拌、镀件的移动等，只要先试镀，试测镀层情况，调节I₂逐次逼近法，就可很快找到和制订出本实施例电镀、电铸工程系统理想的工艺规程要求I₂值来。以此进行批量生产，很实用方便，对科学研究也非常实用方便。

在（3）式中：（1）和（2）式相同，此时已求解到工程实用公式：

当本电镀、电铸系统工艺规程已固定时，只有一个可供用户调节的量I₂，故改变I₂有三种情况：

b.I₂<S_k·I₁或 $I_2-\frac{S_2}{S_1}\&CenterDot;I_1<0$

此时，由E₂产生的收集镀种离子群N₂的数目不够多，只能改善减轻镀件的“边缘超镀”程度，但仍有少许“边缘超镀”层发生。性质同单一电源E₁一样，镀层仍呈凹状，超镀层仍会向边缘内、外延伸叠加。如图1中的15a，图2中25、26所示。需要加大I₂，只要定性试镀，测量镀层尺寸，调整I₂，逐次逼近法，很快可找到理想的I₂值：只要I₂>0，就会有收益。

b.I₂-S_k·I₁=0或——这就是实现镀件“零边缘超镀”的条件

此时，由E₁提供的I₁产生的该镀种离子化的离子群N₁全部均匀到达在的镀件还原成中性分子沉积成镀层如图3的15B所示，同时正、负电荷复合成I₁返回E₁。

由E₂提供的I₂产生该镀种的离子N₂全部到达的收集体上还原成中性分子的镀层如图3的34所示，同时正、负电荷复合成I₂返回E₂。该镀层可全部轻易回收！对Au、Ag等稀贵镀种材料的回收价值也是十分宝贵的，有了I₂使之变害为利！加上图3中的15B理想镀层尺寸（无边缘超镀），又提高了镀件镀层质量，实现了双重收益！

此时，离子群N₁和N₂在各自的电场力的驱吸下各行其道，互不粘连，镀件面上无“边缘超镀”问题。

c.I₂-S_k·I₁>0,即 $I_2-\frac{S_2}{S_1}\&CenterDot;I_1>0,$ 即 $I_2>\frac{S_2}{S_1}\&CenterDot;I_1$

此时，由收集电源E₂提供的离子化电流I₂所产生的离子群N₂多了。N₂挤占了镀种近处即N处应该是N₁的部分位置空间，使N₁各个电力线在镀件面构成边缘形成喇叭口形。这样沉积成的镀层厚度呈边缘稍薄形状，如图4中15C所示，我们称其为“镀层边缘欠镀”技术。这项技术有它的特殊用处，举例如：承载重机械、电动机械、发电机、发动机等设备中的轴←→套要配合的零部件，其镀层性能要求耐磨、高硬度、抗高温等的镀种材料，如图11、12所示，今应用本发明技术即可轻易实现：相当于镀层边缘例角，边缘没有毛刺阻挡，极利于轴←→套易配合。若用机械倒角却很难，特别是大、重、精密零部件，花工时，花材料，成本增加，而用本专利技术只要在电镀时调节I₂就可轻易一次做到。

以上a,b,c三项应用技术是本发明的核心特征。

本发明的特征是根据揭示的工程定性公式：如前所述：

I₁：实现镀件上镀层厚度要求制定的电镀工艺规程要求的N₁离子化电流，由E₁提供是确定的——是已知的

S₁：镀件面积也是在S₀处N₁所占有的面积是确定的——是已知的

S₂：对确定的电镀、电铸系统技术工艺过程也是确定的，即产生N₂所占有的面积，可定性计算测量的，但很难一次达到100%的精确度，可通过试镀、调节I₂再测量镀层尺寸达到理想值。——是已知的。

故I₁、S₁、S₂都是固定的已知量，只有I₂（离子群N₂的产生者）是可由用户操作者调节E₂来实现的。只要改变I₂的大小，就会有前述a,b,c三个结果： $\left\{\begin{array}{c}a.{I_2}^{\&prime;}-S_k\&CenterDot;I_1>0\\ b.{I_2}^{\&prime;\&prime;\&prime;}-S_k\&CenterDot;I_1<0\end{array}\right.$ 这二者之中必有一个交点，这个交点就是I₂''-S_k·I₁=0，这个I₂''就是产生所需的收集离子群N₂''的离子化电流。I₂''就是使镀件实现“零边缘超镀”的电流。

I₂'说明它产生的离子群N₂'不够大，只能改善镀件边缘的超镀量；

I₂'''说明它产生的离子群N₂'''多了，挤占了N₂的位置，使镀件边缘欠镀，应也有重要应用的价值。

在实施时，决定要知道S₂的精确值。S₂虽是确定值，但却较难一次性定量知道达到100%的精确度，只能是近似值。我们就以此近似值初选I₂，进行试镀，再对镀层尺寸进行测量去修正I₂值，逐次逼近，必可找到理想的这个交点，即I₂''-S_k·I₁=0这个点。记下此时的I₂值即可制定出完美的电镀、电铸工艺规程进行批生产，而控制调节I₂（由电流表指示）是很直观很方便的——是本发明的核心特征。

本发明的特征在于收集电源的（回收极）可以放置在（镀件面）的前面拦截离子群N₂，如图13所示。

更可以把收集电源的的收集体放置在（镀件面）之后，如图3至9、11、12、14、15所示，此时，离子群N₂在它所属的强大电场力e₂作用下，N₂会穿过各镀件边缘之外的空间（网孔是其中之一）：只要此空间面积大于N₂的单个离子体积，离子就能无阻挡地穿过并到达它自己的 负极（收集体）完成其使命。而单个离子的体积是是很小的，利用此特性， 对电镀、电铸件是管状孔或网状孔中很小的孔面积都可实现镀件面的“零边缘超镀”和“边缘欠镀”的镀层技术要求。如图9、10所示，极大地提升了电镀件和电铸件（如Ni网）镀层尺寸的实用品质和市场价值。这就是本发明的突破性技术的特征——其对电镀、电铸行业的生产厂家和电镀、电铸件（如Ni网）的用户所创造的财富价值是双重的，最终汇集于提升综合国力之中。

根据前文中所揭示的理论和技术方法特征，应用于电铸Ni网的示意实例如图9、10所示。本发明的核心特征在于电镀电源E₁和联合使用收集电源E₂——其输出功率是能提供能满足“回收”要求的镀层边缘尺寸不需要的，有害的镀种材料沉积的电源。E₂的特征是独立可调的。和E₁一样，有各自的安·时[A·H]表指示，其E₂和E₁的正极相接于J_A，而J_A与电镀槽中的镀种材料相接，各自产生的离子群N₁和N₂：E₁→I₁→N₁→镀层。E₂→I₂→N₂→镀件的镀层边缘之外不需要的离子沉积于与负极相联接的电镀槽中的收集体上沉积镀层而全部回收。保证了Ni网网孔的开孔尺寸——即Ni网质量！而且与镀厚无关！

根据以上各项特征，E₁和E₂的输出功率是独立可调的。其设备结构可做成二部分分体式的，更可以做成E₁和E₂为一体式的：在同一设备中，这样更加使用方便。

本实施例在现在技术用单一电源E₁的电镀、电铸工艺技术基础上再增加一组以收集电源E₂为核心系统的工程工艺技术，E₁和E₂可同是DC电源（直流电源），如图3和图4所示，更可以同是脉冲同步电源，如图5、7、15所示，包括：

E₂或E_2P——电镀电源，其输出功率所提供的使镀种离子化的电流I₂或I_2P大小可调，由I₂或I_2P所产生的离子群N₂能满足镀件镀层边缘处不要的形成镀层的离子数目，进一步全面提高镀件的镀层质量和需要的镀层几何尺寸，回收不需要的镀液中的镀种。具体实施以图3为例：

改善镀件镀层的“边缘超镀”的程度实施

A.E₂的正极与E₁的正极分别通过各自的传输线紧密相接于J_A，而J_A又与电镀槽镀液中的镀种紧密相接。

E₂的负极通过独立的传输线与镀液中的收集体（与镀种材料相同或不同的良 导体）：如板体、棒或网等紧密联接于J_C。

E₁的负极通过传输线与镀液中的镀件紧密相接于J_B，形成E₁—I₁—N₁—I₁回路。

E₂的负极通过传输线与镀液中的收集体（与镀种材料相同或不同的良导体）——板材、棒或网体等紧密相联接于J_C，形成E₂—I₂—N₂—I₂回路，其中，I₁和I₂相互独立。

B.当E₁和E₂开通时，由E₁和E₂共同提供使镀种离子化的总电流I。I=I₁+I₂，I₁由E₁独立提供，I₂由E₂独立提供，由I产生的离子总数为N，N=N₁+N₂，N₁由I₁产生，在初始产生N的镀种处，由于“同性相斥”力F的作用迅速扩散呈均匀密度趋势分布。此时，由N₁和N₂所占的空间大小正比于I₁和I₂的大小，在各自强大的电场力e₁和e₂驱吸下，N₁奔向镀件：正负电荷复合成I₁返回E₁负极，完成回路过程。其克服的阻力即E₁所付出的功耗。在这同时，N₁卸下的承载物还原成镀种的中性分子，即沉积在镀件各个点上形成镀层，完成电镀、电铸功能。

在这同时，N₂奔向与J_C相接的收集体。其运动过程同N₁，不再详述。在镀液中，N₁和N₂各行其道，互不粘连。对于事前已离子化N的镀液，以上运动特征完全相同。

第一步：初步测算：

1）镀件朝向镀种一侧的面积S₁；

2）电镀槽中镀种初始产生离子总数N处的横截面积S₀，即镀件面之外的面积；

3）根据用户对镀件上镀层厚度要求所制定的离子化电流I₁，即A·H（安·时）数，安培×时间，由工艺规程定。

以上是可测量的已知量。但不一定能达到100%的精确度，但没关系，可作为定性使用。

第二步：由下式：即可估算出I₂值，进行试镀、试铸，并对镀层尺寸进行测量，再对I₂进行修正，逐次逼近达到理想的I₂'值以改善镀层边缘超 镀的程度：只要I₂>0，都会有效果，即能改善“边缘超镀”和提高镀件的镀层质量。

实现镀件镀层的“零边缘超镀”的实施例如下：

本实施例根据上述定性选定I₂值基础上，根据式按前述过程初选出I₂'值，对初试镀层尺寸进行精确测量，修正I₂'值，必可很快找到实现该电镀、电铸系统的镀件镀层“零边缘超镀”的I₂''值，即可进行生产，如图3、5至10、13、14、15所示。

实现镀件镀层的“边缘欠镀”的实施例一

本实施例根据前述实施例基础上加大I₂''值。试镀后对镀层边缘进行尺寸测量，逐次逼近，调整I₂值至达到需要的欠镀值I₂'''。此时的I₂'''即可进行批生产。如图4、图11、12所示。

实现镀件镀层的“边缘欠镀”的实施例二

本实施例根据前述实施例的特征，对镀层性能有它特殊要求的，如承载重机械、发动机、发电机等中的轴←→套要求耐磨、高硬度、高抗腐蚀性、高抗温度等的镀种材料，如图11、12所示，实现镀层边缘例角，去除毛刺的阻挡，极易于轴←→套的理想配合。若用事后机械方式倒角却费工，成本提高，而此本实例只要在“零边缘超镀”的实施例基础上调节I₂''至I₂'''的值即可轻而实现，省工时，省材料，如图11、12所示。

收集电源E₂负极的收集体放置在镀件之后进行电镀或电铸，如图3至9、11、12、14、15所示。收集体也可放在镀件之前，如图13，实施过程同上述实施例，可得到相同效果。

对网状镀件（例如Ni网电铸脱模后的加厚）：

根据用户的市场实际要求由电镀厂家根据本发明的特征如前述实施例进行，如图9和图10所示。

这里有特别市场价值的是：脱模后进行电铸加厚的网孔面积S_P只要大于N₂的离子体积，只要使N₂能穿过——N₂的离子体积显然十分的微小！而且不受电铸厚度的限制。这份特殊特征价值对电铸件用户和电铸件生产厂家的价值都是巨大的。现有技术无法实现的。

同一电镀槽中实现多组相互独立镀件进行电镀、电铸，如图6、8、14所示。

为提高同一电镀槽的生产效率，电镀槽中可同时放进多组各自独立的镀件，若各组镀件完全相同可共用一个电镀电源E₁，也可以每一组镀件设置它们独立的电镀电源E_1a，E_1b，E_1c，结合图14所示，其各正极和收集电源E₂的正极紧接于同一节点J_A，J_A又与镀种材料相紧接，它们的负极 按各自的传输线和各自的镀件紧密联接，接点为J_Ba，J_Bb，J_Bc。不互相碰接。这样使所需产生N₂的离子化电流I₂就可减小，E₂的功耗就小，提高了电镀槽的利用效率，降低生产成本。

当它们开通时，E_1a，E_1b，E_1c提供的离子化电流I_1a，I_1b，I_1c按各自对各自镀层要求制订的电镀电铸技术工艺要求来确定，是已知量。

收集电源E₂提供产生N₂的回收用离子化电流I₂仍按本发明技术方案中所述的特征及上述各实例操作方法进行选定，即先试镀，对镀层尺寸进行检测，再调节I₂至理想值即可批生产。

综上所述，本发明首先造成镀层的“边缘超镀”原因，理论：

A.现有技术用单一电源E₁进行电镀时，镀件在电镀槽的镀液中。由E₁提供的电流I₁使该镀种离子化，并在初始产生离子群N时每个离子带相同正电荷，在“同性相斥”力F作用下相互推动，使在此S₀上各个离子的分布密度趋向均匀，而S₀是大于S₁的，即S₀>S₁：镀件才能工作。这样，在镀件边缘之外（即S₂=S₀-S₁中）必还有离子群N_1B，而正对镀件的离子群为N_1A。N₁=N_1A+N_1B。其中，N_1A会均匀到达镀件面形成均匀镀层，而N_1B在强大的电场力e的驱吸下，根据几何学“两点之间直线最短”的原理必向处的镀件边缘处聚集终止。有两个结果：

1）正、负电荷复合成I_1B，和I_1A相加成I₁返回电源E₁完成一个回路。其中，I_1A是N_1A中的电荷。N₁=N_1A+N_1B，即I₁=I_1A+I_1B；

2）N_1B中的离子还原成中性分子沉积在各自的这个点上，和N_1A中到此还原的中性分子相叠加成共同的沉积层，构成了电镀、电铸层的动态过程。镀件边缘超镀层就这样产生，是本发明的特征之一。如图1和图2所示。

然后，根据前述特征，在现有电镀、电铸工艺技术系统中增加一组收集电源E₂——专门回收在S₀处正对镀件边缘之外的离子群N₂，使N₂代替N_1B占领的位置。而N₂是由E₂的I₂所产生。N₂到达（收集体）沉积而回收。具体方法是：

与相接于J_A。（镀件面）与（收集体）分开，即J_B和J_C分开，电源E₂在镀槽液中与E₁各自单独形成电镀回路系统。各行其道，互不粘连。当E₁和E₂开通时，在公共极的镀种处分别由E₁提供的电流I₁（I₁的大小，已由该镀件镀层工艺要求确定的，是已知的）在此产生N₁的离子数是确定的。由E₂提供的电流I₂（I₂可由用户根据镀件的边缘镀层几何尺寸要求而自主调节的）产生的N₂，离子总数N=N₁+N₂。

在S₀处，N₁和N₂在“同性相斥”力F作用下的密度迅速成均匀分布趋势。故在总离子初始发生的S₀处，N₁和N₂所占有的空间面积S₁和S₂的大小与I₁和I₂的大小相对应成正比例，其比例系数K是相同的。它们在各自的电场力e₁和e₂的驱吸下按“两点之间直线最短”即电阻最小的原理各自奔向的镀件和的收集体：各自电荷复合成电流I₁返回E₁和电流I₂回路返回E₂；N₁中离子的镀种材料还原成中性分子均匀沉积在镀层面上，N₂中离子的镀种材料还原成中性分子沉积在此收集体上形成镀层，此镀层即可全部回收。如图3和图4所示。此时，只要电镀、电铸厂家调节E₂提供的I₂大小，即调节在镀种初始发生离子群N中的N₁和N₂的比例值：

a,减轻镀件上镀层的“边缘超镀”，即N₂的离子不够多。

故只要I₂>0，就会有收益。

b,实现镀件上镀层的“零边缘超镀”。如图3所示。

此时，离子群N₁和N₂的比例恰到好处。

c,实现镀件上镀层的“边缘欠镀”。如图4、图11和图12所示。

此时，N₂中的离子多了，N₂多占了N₁在S₀处的位置！

由此可见，本发明的特征在于增加了由收集电源E₂参与的电镀电铸系统工程技术能确保按镀件用户设计要求的镀件镀层边缘几何尺寸，全面提升镀层质量指标，极大地提升电镀、电铸件的实用价值。同时全部可回收由E₂电镀系统参与的所产生的镀种材料。变害为利，对电镀、电铸用户和电镀、电铸件厂家是双 重的收益，提高了对国家宝贵资源的利用率。

需要说明的是，本发明中所涉及的电源适用下述选择：

A°.E₁和E₂可同是DC电源（直流电源），电镀过程离子在镀件上的沉积是连续不间断的，获得的镀层晶粒像滚雪球一样堆垒而成，镀层晶粒粗大，还有杂质、氢气（如H₂）会埋压其中，镀层质量较差，构成隐患，例如：抗腐蚀能力（即孔隙率）、氢脆、裂纹、结合力、耐磨力、光亮度、导电能力、平整度等，即使加大厚度，也只能极有限改善，更有镀液中不少杂质和气泡（如H₂）会压埋在镀层之中，构成无法去除的隐患，如裂纹、氢脆等，可配合图1至图4所示；

E_1P和E_2P均是脉冲同步电源，所获得的镀层晶粒细密，即第一个脉冲镀层结晶停止后，第二个脉冲形成的沉积晶粒不会与第一层的晶粒结合，而是单独晶粒形成薄镀层牢牢捆扎在第一镀层上，由此，极大地提高了整个镀层的综合质量，但仍有杂质、气泡（如H₂）在夹层中残留危害稍小些。另外，在脉休期间，不但切断了沉积过程，镀液中离子有一扩散调整过程，使电镀内阻减小，即使允许的脉冲工作电流增大，缩短了电镀时间，提高了生产效率，如图5所示；

在选用上述项中，以E_1P和E_2P系统中基础上再加上与E_1P、E_2P反相的反相脉冲同步电源E_3P为核心的系统，以跟随清除每个镀层面沾附的杂质和气泡，防止E_1P和E_2P在脉休时产生氧化层，清除了这些隐患会进一步提高镀层整体质量，其必要条件是：

1°反相脉冲同步电源E_3P的正极与相连接，负极与镀种连接，E_3P的输出功率（即电流I_3P）可调，该输出功率不会大，在整体系统中按电解连接，如图7所示；

2°E_1P和E_2P与E_3P不同时工作，是反相工作，即E_1P和E_2P工作时，E_3P不工作（脉休），全过程由E_1P的脉冲讯号驱动自动切换，由E_3P产生的电场力e₃加速镀液中离子的扩散平衡，使电镀内阻（即阻挡层）变小，减低热损耗，使允许的电镀电流I_1P增大，提高生产效率；同时，由E_3P产生的电流I_3P用来清除（剥离）这个镀层表面沾附的微小杂质和气泡，使E_1P（即I_1P）的后续镀层更纯净紧密，长久牢固，极大地提升了上述A°和项中所述的整体镀层质量。

在选用上述项中，以电镀电源E_1P、收集电源E_2P系统基础上再加一 电解电源E₃，其连接方式同E_3P，其效果和E_3P相同，但其产生输出的电解电流I₃与电镀电流I_1P反相（实用中I₃应很小），使实际的脉冲电镀电流稍微下降一点点，工程上应可以忽略不计，因使“阻挡层”即内阻下降，故可加大I_1P来补，如图15所示，所以，对军用和民用的电镀件或电铸件都是很有价值的。

综上所述，本发明专利技术涉及到一种电镀电铸理论及利用此理论进行研发的电镀、电铸的设备装置和工程工艺技术，其效果是全面提高镀层质量，即在原先质量要求条件下可减薄镀层厚度，或在同原先镀厚条件下延长镀层实际使用寿命；实现需要的镀件的镀层边缘几何尺寸，同时，在镀液中对不需要的镀种材料很方便全部回收，其参与的各类电源，如电镀电源E₁和收集电源E₂，反相脉冲同步电源E_1P，收集电源E_2P，电解电源E_3P或E₃——它们不只是分体式装置或一体式装置，都是本专利权利要求的核心之一。

Claims (7)

1.一种电镀、电铸装置，包括至少一电镀电源、镀种和至少一镀件，所有镀种和镀件均设置在电镀槽的镀液中，所述电镀电源的正极均连接镀种，负极则与镀件连接；其特征在于：还包括收集电源和收集体，所述收集体设于电镀槽中，且收集电源的正极连接镀种，负极连接收集体；所述镀种与镀件相对设置，且所有镀件均位于镀种的一侧，而收集体设于镀件与镀种相对的另一侧，所述收集体为与镀种材料相同或不同的平面体、棒或网。

2.如权利要求1所述的一种电镀、电铸装置，其特征在于：所述电镀电源和收集电源的类型相同，同时选用直流电源或脉冲同步电源。

3.如权利要求2所述的一种电镀、电铸装置，其特征在于：所述电镀电源和收集电源均选用脉冲同步电源；所述装置还包括一电解电源，所述电解电源的正极分别连接所有镀件，负极连接镀种。

4.如权利要求3所述的一种电镀、电铸装置，其特征在于：所述电解电源采用直流电源或反相脉冲同步电源，当采用反相脉冲同步电源时，所述电镀、电铸装置还设置一耦合器，所述耦合器的输入端连接电镀电源，输出端连接电解电源，将所述电镀电源的脉冲讯号反相输出以驱动电解电源工作。

5.如权利要求1所述的一种电镀、电铸装置，其特征在于：所述镀件为n个且结构相同时，n为大于等于2的整数，电镀电源的数量为1～n；所述镀件为至少两个且结构不同时，电镀电源的数量与镀件的数量相同且一一对应连接。

6.一种可提高电镀、电铸效果的方法，镀种和镀件均设置在电镀槽中，并将所有电镀电源的正极连接镀种，负极与镀件连接；其特征在于：还在电镀槽中设置一收集体，并将另外一收集电源的正极连接镀种，负极连接所述收集体；所述镀种与镀件相对设置，且所有镀件均位于镀种的一侧，而收集体设置于镀件与镀种相对的另一侧。

7.如权利要求6所述的可提高电镀、电铸效果的方法，其特征在于：所述镀件为n个且结构相同时，n为大于等于2的整数，电镀电源的数量为1～n；所述镀件为至少两个且结构不同时，电镀电源的数量与镀件的数量相同且一一对应连接。