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电镀加工过程中希望的电极反应使在阴极上只发生金属的沉积,在阳极上发生金属的溶解。但实际上除了上述主反应外,在电极上将会发生各种副反应。例如,在阴极上会有氢气析出,阳极上会有氧气析出,特别是阳极钝化时,主要是氧的析出。这些副反应对镀层有明显的影响,氢脆、针孔、气泡等缺陷多数由此而来。
1、析氢过程
电镀溶液中的氢离子以水化的氢离子的形式存在,水化的H+到阴极还原变成氢气的过程分为如下几个连续的步骤:(1)水化的H+ 电镀溶液中转移到阴极表面附近;(2)在阴极上脱水还原,生成的氢原子吸附在电极表面;(3)两个吸附的氢原子结合成氢分子;(4)氢分子聚合成小气泡,并逐渐长大,最后离开电极表面而逸出。
2、析氢的影响
析氢会引起氢脆、针孔、气泡,并降低阴极电流效率。
(1)氢脆。阴极上析出的氢,一部分形成氢气逸出;另外一部分渗入基体金属及镀层中,渗入镀层至一定量,将使镀层脱落,渗入基体将导致工件脆裂。渗氢后,氢作为金属晶格中夹杂的局外原子时会引起晶格的变形,产生内应力。
(2)针孔。阴极上析出的氢气如果能逸出,则不会造成针孔。若析出的氢气粘附在镀层上,粘附的部位就阻止金属离子沉积,使镀层内产生微小的空洞。若起泡周期性地粘附和逸出,则会形成一个个坑点。如果氢气泡在电镀全部过程中总是滞留在一个地方,就会在镀层中形成空洞或缝隙;如果氢气泡在阴极上附着的不牢固,发生周期性的脱落,就会出现麻点。
(3)起泡。在镀锌和镀镉中,工件经一段存放时期后,整个表面上会散布很多鼓起的小泡。这是由于吸附在基体金属中的氢对镀层施加压力而产生的,特别是在周围温度升高时更为显著。
(4)降低阴极电流效率。氢气的析出,会降低阴极的电流效率,延长电镀的时间,降低生产效率,增加电能消耗。
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