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详解电流密度_百度文库

  详解电流密度 若要电镀好的质量必须要有适当的电镀条件,而以连续电镀(高速电镀)的首要电镀条件,便是电流密度。 所谓的电流密度,就是电极单位面积所通过的安培数,一般以 A/d ㎡,表示或简写为 ASD。电流密度在电 镀操作上有很大的重要变量,例如镀层的组织、膜厚的分布、电流效率等,皆有很大的关系。电流密度有 分为阳极电流密度和阴极电流密度,一般所称的电流密度,指的就是阴极电流密度。 一、电流密度的计算:由于端子的形状是不规则的,所以我们只能计算,单一镀槽中的【平均电流密度】, 而无法计算局部电流密度。 平均电流密度(ASD)=电镀槽通电的安培数(AMP)/电镀面积(dm2) 在连续端子电镀业,计算阴极电流密度时,必须先知道电镀槽长及单只端子电镀面积,然后再算出镀槽中 之总电镀面积。 举例:有一连续端子电镀机,镍槽长 1.5 米,欲镀端子之间距 1.0mm,每支端子电镀面积为 20mm2, 今开电流 60Amp,请问平均电流密度是多少? 1.电镀槽中端子数量=1.5×1000/1.0=1500 支 2.电镀槽中电镀面积=1500×20=30000mm2=3.0m2 3.平均电流密度=60Amp/3.0dm2=20ASD 二、电流密度与电镀面积的关系: 相同(或同等份)的电流下,电镀面积越小者,所承受的电流密度越大。而电镀面积越大者,其所承受的 电流密度越小。例如下图若开 100 安培电流,总面积为 15dm2,则平均电流密度为 6.7ASD。但若把它 分为二区来计算,A 区的面积为 5dm2、B 区的电流为 10dm2 ,而二区所承受的电流各位 50A, 那么 A 区的局部电流为 10ASD,B 区的电流为 5ASD。由此利可见 A 区的电流为 B 区的二倍,因此就会有膜厚不均的现象(黑 块区代表膜厚) 三、电流密度与阴阳极的关系: 由于端子外表结构不一定规则,在共同的电流下,端子离阳极距离较近的部位称为局部高电流区(a),离 阳极距离较远的部位称为局部低电流区(b)。因此就会有膜厚分布不均的现象(黑块区代表膜厚)。 四、电流密度与哈氏槽实验(Hull cell)的关系: 每种电镀药水都有一定的电流密度操作范围,例如锡合金高速电镀药水,它的操作电流密度范围大约在 2 ﹏30ASD, 电流密度过高镀层会呈现粗糙, 甚至烧焦。 电流密度过低镀层会呈现白雾或漏镀。 然而评价 (或 是观看)药水的操作电流密度范围,大致上可以看出哈氏槽实验结果看出,因为哈氏槽的阳极面与阴极面 之间并非平行面,离阳极面较近的阴极端其电流密度比离阳极面远者大,因此可以比较从高电流密度区到 低电流密度区之电镀状态。因此哈氏实验是所有电镀厂及药水商们必备分析工具,它的优点有:A.用化学 分析求不出的成分 B.用化学分析需费时的成分 C.非常微量就会影响电镀的成分 D.镀浴之现状及将来会发 生不良的现象能预先知道。 五、电流密度与电镀子槽的关系: 端子在浸槽时,由于端子导电处是在电镀子槽两端外部,所以阴极(端子)电流是从子槽两端往槽中间传 输,而造成电镀子槽内两端之端子所承受的电流(高电流区),远大于子槽中间处端子所承受的电流(低 电流区),如下图。所以槽越长是对电流密度分布是越不利的(越不均匀),我们可以从下面两个镀槽, 一个为 210cm 的镀槽,一个为 90cm 的镀槽,从实验就可以很明显的看出。 我们很明显的看出,210cm 镀槽的二端电流密度是槽中间的 4~5 倍,而 90cm 镀槽的二端电流密度却 不到槽中间的 2 倍(约 1.7 倍)。由此可知镀槽越长对电流密度的分布越是不好,所以当您开的平均电流 密度偏高时,在镀槽二端的镀层很有可能接近烧焦区,此时镀层不是脱皮(因烧焦镀层被好的镀层覆盖), 就是烧焦。而且上述的理论还是当作镀槽二端传入电流是均匀的(电流各一半)。所以说,实际上电镀机 台若镀槽二端传入电流不均时,那电流密度的分布就更是离谱了。虽说如此,我们还是有办法改善此问题, 那就是使用遮蔽技术!如上图 210cm 镀槽,我们使用遮蔽之后已经大大的改善了电流密度不均的问题, 甚至比 90cm 镀槽还好,高低电流差约只剩 1.3 倍,如下图。 六、电流密度与端子在电镀槽中位置的关系: 由于在电镀子槽中阳极是固定的,且阳极高度远远大于端子高度,所以阴极(端子)在镀槽中经常会有局 部承受高电流群,如下图。因此单一个端子上,就有单边或是二边承受较高的电流密 度。 七、综合关系: 就以上所述的【电镀面积】、【阴阳距离】、【子槽长度】、【槽中位置】等四大因素,如果在电镀时, 这四大因素都处于在最差的状态,那再好的药水,镀出的效果都不会让人满意。若能好好利用这几项电流 密度技术,相信不管电镀任何端子都是轻而易举的事。

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