[发明专利]一种挂具旋转的电镀方法

说明书

本发明是采用挂具旋转使工件在镀槽中按顺时方向或反时方向作由上而下的旋转，周期性地改变其悬置方向，从而获得理想镀层的电镀方法。

在通常的电镀中，一般是根据镀件的不同形状以及对镀层的要求，选用挂镀方法或滚镀方法。而这二种方法在使用范围内存在着优缺点。常规挂镀由于阳极的面积大小以及置放位置因素，会给阴阳两极间的电力线分而带来缺陷，当镀件与阳极的相对位置较固定时，其电力线分布不能改变，造成镀层厚薄不均。镀液中偶而存在的固体杂质，严重时会使镀层产生毛刺特别是镀件的水平面上，轻微时镀层产生麻点。当镀件下方的水平面面积较大时析出的氢气易滞留在其表面形成针孔。特别是在纳米复合电镀中，要获得有一定含量及分布均匀的微分的复合镀层，除了使用纳米尺寸的金属氧化物以及与之相匹的配方工艺外，另外一个重要的条件是合理的搅拌行为。目前常采用的搅拌方式有：空气搅拌式、机械搅拌式、阴极摇摆式、镀件平面转动式，超声波或电磁振动式，连续循环式等等。然而所有这些搅拌方式，仅仅起到悬浮和分散微粉以及输送这些微粉至阴极表面的作用，使微粉在阴极上发生阴极吸附时与金属离子产生共沉积形成复合镀层。这是目前复合电镀中普遍采用的共沉积法。由于微粉受重力影响，既便在理想的搅拌情况下，同样会优先沉降在镀件的水平面上使其微粉含量高于镀件的垂直面。因而在仅采用搅拌产生的共沉积法的复合电镀中，微粉存在着宏观分布上的不均匀，从而影响复合镀层的功能作用。

本发明的目的是提供一种挂具旋转的电镀方法，使常规的挂镀也具有滚镀的优点。用于各种单层金属镀层和各种合金镀层以及纳米复合镀层的电镀。提高沉积速度，消除镀层的毛刺麻点、针孔，保证镀层厚薄均匀。特别是保证纳米复合镀层中微粉的含量及均匀分布。

本发明的目的是这样实现的：旋转挂具是主杆上端为挂勾用于与极棒的定位，在主杆上设有驱动装置，主杆通过转动机构与工件框结合并能使之转动，工件框用来挂置工件，工件框边上安一导电线与电源的固定接头作滑动接触将电流传导给工件，挂具在镀槽内按顺时方向或反时针方向作由上而下的旋转。

在各种单质金属、合金金属以及纳米复合层的电镀中，随着挂具的旋转工件也周期地变换自身的悬置方向以及在镀槽的空间位置，形成一种同时有自转和公转的运动，以此来改善电力线分布，从而达到镀层厚薄均匀的目的。挂具旋转的同时也起着搅拌溶液的作用，因而减小了阴极表面的浓差极化，电流密度允许加大而提高镀层的沉积速度。当镀液存在颗粒杂质时，这种颗粒只有在稍长的时间内沉降在工件的水平面上形成毛刺，由于工件的悬置方向不停地变换使颗粒沉降在某一部位上的机会减小，避免了毛刺、麻点的形成。在纳米复合电镀中因工件周期地变换悬置方向，使工件大部分表面都有相等的时间呈水平面位置，均匀受到微粉与金属离子的沉降共沉积，同时也协同加强了由微粉的阴极吸附产生的共沉积，解决了镀件水平面上微粉沉积过多产生的毛刺、粗糙与垂直面上微粉沉积过少失去功能作用的矛盾，保证了复合镀层中有足够量的微粉含量及均匀分布。

本发明有以下优点：

(1)采用本发明的电镀方法，使挂镀结合了滚镀的优点，完善过去常用的挂镀方法中存在的不足，能提高工作效率，消除镀层毛刺、麻点、针孔。特别是在纳米复合电镀中，避免了在较长时间内成为水平面位置的部份，因过多的微粉沉积而引起的毛刺和粗糙、并保证工作各部位都有相同含量的微粉。

(2)旋转挂具制作简单，该电镀方法实施容易，仅需改用旋转挂具便可。适用所有的镀种。

本发明的实施例如下：

(1)镀镍工艺：配方及工艺规范：硫酸镍250-300g/L 氯化镍35-50g/L 硼酸40-50g/L糖精0.6-1g/L 丁炔二醇0.3-0.5g/L 十二烷基硫酸钠0.05-0.1g/L PH3.8-4.2 温度50-60℃电流密度4-6A/dm²挂具旋转速度5-10圈/min

结果：镀镍层全光亮

(2)纳米复合电镀工艺：配方及工艺规范，硫酸镍250-300g/L 氯化镍35-50g/L 硼酸40-50g/L 糖精0.6-1g/L 丁炔二醇0.3-0.5g/L 聚乙二醇或十二烷三甲基氯化铵0.1-0.5g/L

微粉：三氧化二铝    二氧化硅    PTFE    金刚石  (选用其中一种径粒在10-200nm)10-100g/L  PH3.5-4.0  温度40-50℃  电流密度4-8A/dm²   机械搅拌或空气搅拌   挂具旋转速度  2-4圈/min

结果：镀层含微粉量5-15％  沉积速度0.8-1.0um/min  采用双层镍/微粉复合镀层组合，一步法不用机械抛光，镀层全光亮，镀层总厚度16-19um  经镀铬0.25um  CACC试验24小时达到9级。