CN108103560A - 一种金属电镀细化器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属电镀细化器，包括箱体，箱体内设有进液管、出液管和控制器，进液管上设有抽液泵，进液管与一固定管连通，固定管的一端通过第一连接管与出液管连通；固定管的另一侧连接有第二连接管，第二连接管通过振动装置与出液管连通，振动装置包括振动管体以及设置在振动管体内的至少一组振动环，固定管上还设有用于控制第一连接管通断的第一开关以及用于控制第二连接管通断的第二开关。与现有技术相比，该金属电镀细化器通过振动装置产生的振动波与镀液中的金属离子络合团产生共振，进而使金属离子络合团大簇团被打散成为小簇团，使得电镀、化学镀之后的镀件上镀层细致紧密，镀件后期使用性能增强，并且减少其他添加剂的加入，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属电镀领域，特别是一种金属电镀细化器。
背景技术
电镀是一种电沉积过程，利用电解的方式使金属附着于物体表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层，其为一种物理和化学相结合的变化过程。作用在于改变基材表面功能性质或者外观形象以及尺寸参数等，具体为：提高基材的防锈、防腐蚀、耐磨、导热、导电、润滑性、抗压强度、抗弯折、耐热、耐侯、防渗碳/渗氮等性能，并且能改善基材表面光泽度、外观尺寸以及电镀件的一些特殊要求。
由于实际电镀过程中镀件版面上的电流分布不均匀，边缘或者凸起部分的电流密度大（电场线疏），靠近夹具的中心区或者凹陷取的电流密度小（电场线密），导致镀层厚度不均匀，从而造成镀件后期的实际性能，比如，造成线路板后期工序中蚀刻不净或过度蚀刻，影响产品中间生产过程及最终良率；造成某些小器件，例如端子件，凹陷处接触性能差，器件的导电性/插拔性低。对于贵金属（金、锡、钯）等金属镀层过厚造成较大的成本压力。目前的解决手段：a.改善光亮剂；b.喷流或降低金属离子浓度；c.打气或降低电流密度；d.改变镀槽形状或增加摇摆装置；e.加陪镀板等，然而上述的解决手段都是基于改善电力线分布的原理，虽然能取得良好的效果，但工艺复杂，操作麻烦，较为不便。
发明内容
针对现有的电镀过程中镀件版面上镀层厚度不均匀问题，本发明提供了一种金属电镀细化器，通过振动装置产生的振动波与镀液中的金属离子络合团产生共振，进而使金属离子络合团大簇团被打散成为小簇团，电镀、化学镀之后的镀件上镀层细致紧密。
本发明采用的技术方案为：
一种金属电镀细化器，包括箱体，箱体内设有进液管、出液管和控制器，进液管上设有抽液泵，进液管与一固定管连通，固定管的一端通过第一连接管与出液管连通；固定管的另一侧连接有第二连接管，第二连接管通过振动装置与出液管连通，振动装置包括振动管体以及设置在振动管体内的至少一组振动环，固定管上还设有用于控制第一连接管通断的第一开关以及用于控制第二连接管通断的第二开关；箱体上还设有控制面板，控制面板、第一开关和第二开关都与控制器连接。
优选地，所述箱体上还设有电源开关，控制器与电源开关连接。
优选地，所述控制器还连接有用于在第一连接管连通时显示的第一指示灯以及用于在第二连接管连通时显示的第二指示灯。
优选地，所述振动管体通过固定装置固定在箱体内。
优选地，所述振动管体为不锈钢、铝合金或钛合金制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种金属电镀细化器，通过振动装置产生的振动波与镀液中的金属离子络合团产生共振，进而使金属离子络合团大簇团被打散成为小簇团，使得电镀、化学镀之后的镀件上镀层细致紧密，镀件后期使用性能增强，并且减少其他添加剂的加入，节省成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种金属电镀细化器的示意图；
图2为本发明提供的一种金属电镀细化器中振动装置的剖视图；
图3为盐雾实验中空白组哈氏片在23小时后的腐蚀示意图；
图4为盐雾实验中实验组哈氏片在35小时后的腐蚀示意图。
具体实施方式
根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。
图1至图2，为本发明提供的一种金属电镀细化器的优选实施方式。如图1至图2所示，该金属电镀细化器包括箱体10，箱体10内设有进液管20、出液管30和控制器40（图中未显示），进液管20上设有抽液泵21，进液管20与一固定管50连通，固定管50的一端通过第一连接管60与出液管30连通；固定管50的另一侧连接有第二连接管70，第二连接管70通过振动装置80与出液管30连通，这样通过抽液泵21将电镀液从进液管20抽入固定管50内，电镀液可以有两个路径流动至出液管30内，第一条路径：电镀液从固定管50的一端流入第一连接管60，再从第一连接管60流入出液管30；第二条路径：电镀液从固定管50的另一端流入第二连接管70，经过振动装置80进行振动后，再流入出液管30。
固定管50上还设有用于控制第一连接管60通断的第一开关51以及用于控制第二连接管70通断的第二开关52，两个开关只保持其中一个开通，在第一开关51打开时第二开关52关闭，而在第二开关52打开，第一开关51打开。
如图2所示，振动装置80包括振动管体81以及设置在振动管体81内的至少一组振动环82，振动环82产生的振动波与镀液中的金属离子络合团产生共振，进而使金属离子络合团大簇团被打散成为小簇团，电镀、化学镀之后的镀件上镀层细致紧密，镀件后期使用性能增强，并且减少其他添加剂的加入，节省成本。在这里，振动环82产生的0-100赫兹（低频）频率的振动波都能与镀液中的金属离子络合团产生共振。
箱体10上还设有控制面板11，振动环82、控制面板11、第一开关51和第二开关52都与控制器连接；所述控制器还连接有用于在第一连接管60连通时显示的第一指示灯12以及用于在第二连接管70连通时显示的第二指示灯13；所述箱体10上还设有电源开关14，控制面板11与电源开关14连接，这样在控制面板11上操作者自行选择任一开关（例如第二开关52）打开时，向控制器接收命令，控制器发出指示：另一开关（例如第一开关51）保持关闭，同时对应的指示灯（例如第二指示灯13显示），另一指示灯（例如第一指示灯12关闭）。
在电镀池旁边添加该金属电镀细化器，打开电源开关14，启动电源，电镀液被泵抽取进入设备内部进行共振阶段。在控制面板11上选择打开开关：1）选择打开第一开关51，第二开关52保持关闭，第一指示灯12显示，抽液泵21将电镀液从进液管20抽入固定管50内，从固定管50的一端流入第一连接管60，再从第一连接管60流入出液管30；2）选择打开第二开关52，第一开关51保持关闭，第二指示灯13显示，抽液泵21将电镀液从进液管20抽入固定管50内，从固定管50的另一端流入第二连接管70，经过动管体81，振动环82产生的振动波与镀液中的金属离子络合团产生共振，进而使金属离子络合团大簇团被打散成为小簇团，最后流入出液管30。控制开关的选择以及工作时间在控制面板设置，设置的工作时间根据电镀池镀液量而定。
使用了该金属电镀细化器，在进行电镀、化学镀时，若在同样电流密度下，能延长电镀时间，电镀时长为原来的1.2-1.6倍，以获得相同厚度的镀层；若在保持原电镀时间，可增大电流达到目的，电流为以前的1.2-1.6倍，以获得相同厚度的镀层。
经过振动装置80的电镀液，具有以下优点：1）电镀、化学镀使用后获得镀层结晶更细致、更紧密，高低点位厚度差别更小，相同厚度的镀层耐腐蚀性更强，耐盐雾性能提高50%-300%，或者更薄的镀层达到相同的盐雾时间；2）镀镍时减少其他添加剂的加入，节省成本，可节省光亮剂大约为30%；3）抑制镀层缺陷的产生。电镀镍板均匀性在经过设备处理后均镀能力至少提高20%以上；4）高镀层与基材的附着力性能，无需添加其它添加剂，减少工时，提高工作效率，减少了废液的排放；5）对软板相同厚度的镀层的耐弯折性能大大提高，提高了产品的竞争力；6）相较于直接经电镀或化学镀金，经过本发明处理的镀金液能够在更薄金镀层的情况下呈现出厚金的光泽，并更耐腐蚀，节省大约30%的金盐用量。
将电镀前未使用本金属电镀细化器的镀件与电镀前使用本金属电镀细化器后电镀的镀件进行以下实验：
以哈氏片（即黄铜片，镀覆面积：长99mm*宽66mm*厚0.5mm）为阴极镀件。选择瓦特液配方，不加任何添加剂，无搅拌，无阴极移动。
具体电镀参数如下表1。
表1 电镀镍溶液配方及工艺参数
| 名称 | 参数值 |
| NiSO4·7H2O | 180 g·L-1 |
| NaCl | 10 g·L-1 |
| H2BO3 | 28 g·L-1 |
| T | 55±5 ℃ |
| Im | 0.8 A·dm-2 |
| pH | 3.3~3.6 |
空白组：哈氏片在电镀前未使用本发明的金属电镀细化器；
实验组：哈氏片在电镀前使用本发明的金属电镀细化器。
（一）热震实验 判断基底与涂层界面的结合力
选用冷热冲击法测试哈氏片与沉积镍层之间的结合强度。冷热冲击所选条件为，马弗炉温度控制在540±10℃，试样在马弗炉中保温20 min，取出试样迅速投入去离子水（室温）中骤冷。每次冷热冲击试验后，把试样放在显微镜下，观察沉积镍层的表面状态，看是否存在起泡脱落，并记录镀层完全失效的次数。
镀件热震试验次数
| 方案组 | 空白组 | 实验组 |
| 热震次数/次 | 17 | 22 |
实验结论：增加磁化装置后的电镀镍层与铜基底间的结合力更强，耐热震次数显著增加（实验组比空白组次数增加29.41%）。
（二）盐雾实验 判断产品或金属材料耐腐蚀能力
金属的腐蚀和防护是一项非常重要的工作，耐蚀性能直接关系到工件的寿命。而盐雾实验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀能力的环境试验。现采用中性盐雾试验：
5±1%的NaCl溶液；
温度设定为35°C；
PH值为6.5~7.2；
盐雾沉降量为±2ml/80cm2/h；
实验持续时间为48h。
实验判断标准: 表面处理层应无氧化，脱落，褪色，锈迹，腐蚀等现象。
镀件在中性盐雾槽中进行耐腐蚀试验，23小时后，空白组表面的电镀镍层开始出现花点（如图3所示），表明镍镀层开始腐蚀，而此时的实验组外观形貌依然良好；试验进行35小时，观察到添加磁化设备后的镀件表面开始出现白色花纹（如图4所示），此时，整个盐雾实验过程结束。
实验结论：本实验加了磁化装置后镀镍层的耐腐蚀能力提高，其盐雾耐受时间延长，镀件表面花点（花纹）少。
对上述空白组的哈氏片以及实验组的哈氏片进行按照九宫格取点测试镀层金厚：
| 分组 | 平均厚度（μm） | 计算金量（g/c㎡） | 镀层厚度极差（μm） | 镀层均匀度（%） |
| 空白组 | 0.077 | 0.302 | 0.035 | 85.93 |
| 实验组 | 0.068 | 0.267 | 0.028 | 89.61 |
注：标准电镀层厚度0.05μm。
假设一平方米电镀有效面积20%，金密度19.6g/立方厘米。使用本发明的金属电镀细化器后，镀层均匀性提高3.68%，省金11.59%。
综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。
Claims (5)
1.一种金属电镀细化器，其特征在于，包括箱体，箱体内设有进液管、出液管和控制器，进液管上设有抽液泵，进液管与一固定管连通，固定管的一端通过第一连接管与出液管连通；固定管的另一侧连接有第二连接管，第二连接管通过振动装置与出液管连通，振动装置包括振动管体以及设置在振动管体内的至少一组振动环，固定管上还设有用于控制第一连接管通断的第一开关以及用于控制第二连接管通断的第二开关；箱体上还设有控制面板，振动环、控制面板、第一开关和第二开关都与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的金属电镀细化器，其特征在于：所述箱体上还设有电源开关，控制器与电源开关连接。
3.根据权利要求1所述的金属电镀细化器，其特征在于：所述控制器还连接有用于在第一连接管连通时显示的第一指示灯以及用于在第二连接管连通时显示的第二指示灯。
4.根据权利要求1所述的金属电镀细化器，其特征在于：所述振动管体通过固定装置固定在箱体内。
5.根据权利要求1所述的金属电镀细化器，其特征在于：所述振动管体为不锈钢、铝合金或钛合金制成。
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