一、振动电镀的特征
振动电镀是将分散的小零件集中在振筛内、在振动状态下绕传振轴自转和公转过程中以间接导电方式受镀的一种电镀方式。振动电镀与传统滚镀有较大不同,其特征主要表现在以下两方面。
1.振动电镀是将分散的小零件集中在振筛内进行的
振动电镀与传统滚镀的不同在于它的盛料装置并非普通滚筒而是一种特殊滚筒——振筛。振筛的料筐(如图1-1所示)像一个筛面的筛子,其上部完全敞开。筛底和筛壁安装多个网孔盖,作用是在镀件出槽时使料筐内镀液漏出,并在电镀时辅助溶液循环。料筐中心是一根传振轴,传振轴与筛壁间是盛装零件的环形轨道,环形轨道底部镶嵌多个阴极导电钉,电镀时零件靠自身重力压住阴极导电钉而导电。料筐一般由传振轴自上而下拉住并在电镀时垂直伸入镀槽内,所以振筛轴向与水平面是垂直的,这与传统滚筒的水平轴向截然不同。阳极可仍按常规设计布置在镀槽两侧,或为使电力线分布更均匀,也可布置在料筐四周。这样,通电后持续的电流会毫无遮挡地从料筐上部施加在环形轨道中的零件上,此时零件受镀情况与挂镀非常接近,从而使传统滚镀镀层沉积速度慢、镀层厚度不均匀及槽电压较高等结构缺陷得到极大程度的改善。
振筛料筐的直径一般为100~500mm,筛壁高度一般在100mm左右。生产中可供选择的振筛规格远不像卧式滚筒一样多,且振镀的生产效率、镀层质量等与振筛料筐的结构、大小、振动频率、导电方式及筛底筛壁开孔率等诸多因素的关系也远不像卧式滚筒一样复杂。
2.小零件的运行是由振动力来驱动的
电镀时振筛料筐内零件应不停地内外翻动,以使每个零件都有机会暴露在最上面而充分受镀。传统滚镀的零件翻动是靠滚筒转动作用来带动的,这个过程从机械角度比较容易实现,且零件在滚筒内也只做简单的垂直跌落运动。而振镀的零件翻动却远非如此简单。振镀的振筛轴向与水平面是垂直的,虽可用电机带动振筛转动,但这样转动因零件是水平运行的,则无法做相对于料筐的运动,因此用传统的滚筒转动的办法带动料筐内零件翻动是行不通的。
振镀的零件翻动是由振动力来驱动的。振动力来自位于振筛上部或下部的振荡器。振荡器一般在接到外部振动电源的信号后产生一种剧烈的振动力,然后振动力通过传振轴传送给料筐,并带动料筐做带有垂直和旋转趋势的摇摆振动。料筐内的零件受到摇摆振动后做自转和绕传振轴公转的运动,就像地球绕着太阳转一样,其结果是使零件一边缓慢前行一边内外翻动。振镀的零件翻动一般受三种振筛振动方式的影响:
(1) 水平和螺旋方向的振动。振筛的筛底呈螺旋状,振荡器只产生水平方向振动,零件在料筐内受到振动作用后缓慢前行,并至螺顶时下跌翻身。零件混合靠螺顶位置的导向板,导向板使轨道外圈零件翻向内圈,内圈零件翻向外圈。这种方式在微型片状零件电镀中应用较多。
(2) 垂直和水平方向的振动。振筛的筛底呈平面状,振荡器带动振筛做垂直和水平方向摇摆振动,零件受到两种振动作用后做垂直和水平方向合成运动,运动结果是使零件边自转边绕传振轴公转,同时不断从内层翻到表层,然后再转回内层。这种方式因零件翻动效果好,混合充分,因此零件镀层厚度波动性小,适用零件的形状多,如片状、针状、细小零件等。
(3) 垂直、水平和螺旋方向的振动。属三元振动形式,振筛的筛底与种方式相同,并兼有以上两种方式的优点,因此零件镀层厚度波动性大大改善,尤其在片式电子元器件的电镀中具有较大优越性。
综上所述,振镀的两个特征与滚镀的前两个特征(滚镀是将分散的小零件集中在滚筒内进行的和滚镀是在小零件不停地翻滚过程中进行的)是相符的,另外振镀同样符合滚镀的第三个特征(滚镀的电流是以间接方式进行传输的)。所以,虽然振镀从外部特征上看似乎是一种新的电镀方式,且振镀也一度被看作一种新的电镀方式。但实质上振镀仍属滚镀的范畴,只是振镀是一种特殊的滚镀,是一种改良的滚镀,这种滚镀在许多方面比传统滚镀具有更大的优越性。
二、振动电镀的优缺点
振动电镀的优越性主要表现在其振筛料筐上部敞开后,零件与阳极间的屏障被拆除,电镀时物质传送的阻力大大减小,则传统滚镀的结构缺陷得到极大程度的改善。例如,可使用大的电流密度则镀层沉积速度加快,振筛料筐内导电离子浓度提高则溶液分散能力和深镀能力改善,槽电压降低则槽液温升减缓及电能损耗降低等。
其次,振镀具有先进的垂直、水平和螺旋方向的三元振动方式,零件既能周期性地表里层混合,又能内外圈交替混合,因而混合较充分。并且,若振筛的振动频率或振幅等条件控制得当,可使零件的混合周期缩短。因此,振镀件的镀层厚度波动性较小,这尤其在某些产品合格率要求较高的电子产品的电镀中具有重要意义,如集成电路陶瓷外壳密封用盖板的电镀。
再次,振镀件的表面光洁度较高,镀层结晶细致。因为:(1)零件的运行类似振动光饰机的光整过程,零件受到频率较高的振动后在自转和公转运动中互相摩擦、撞击,因而表面光亮、平整;(2)使用大的电流密度可使阴极电化学极化增大,因而镀层结晶细致、光亮。另外,若电镀电源采用脉冲电源或周期换向脉冲电源,则镀层光洁度会因增加脉冲电流或反向脉冲电抛光作用而大大提高。例如某针状零件镀铜,采用振镀机和周期换向脉冲电源,在普通氰化物镀铜溶液中可得到全光亮镀层。
另外,振镀的镶嵌式阴极导电方式可增加电镀时电流、电压的平稳性,零件装卸方便且电镀过程中随时可对产品进行质量抽检,零件的擦伤、磨损及变形等情况较轻,不存在夹、卡零件的现象则成品率大大提高等等,这些均使振镀在高品质要求的零件及异型零件的电镀中具有较大的优越性。
但因受振筛结构和振动轴向限制,目前振镀的振筛装载量一般较小。并且,因振镀设备造价较高、经多年实践发现振镀尤其在提高镀层质量方面优越性更突出。因此,振镀尤适于:(1)品质要求较高但加工批量不大的小零件(如电子产品)的电镀;(2)不宜或不能采用常规滚镀的异型小零件(如针状、细小、薄壁、易擦伤、易变形等零件)的电镀。但不适于单件体积稍大且数量较多的小零件或普通零件的电镀,所以目前振镀仅可作为对常规滚镀某些方面不足的一个补充。