陰極上金屬鍍層分布的均勻性是決定鍍層質量的重要因素。在電鍍生產中，人們總是希望在鍍件表面獲得均勻的鍍層。

接插件，由于功能件是插孔的內表面，如果被鍍件的內外表面鍍層能夠均勻分布，就可以最大程度地降低生產成本。但實際上，無論用什么樣的電鍍液，總有鍍層厚度不均勻的現象。

       根據法拉第定律，在電鍍過程中，當電流通過電鍍液(電解質溶液)時，陰極上析出的物質的量與通過的電量成正比。從這個角度來看，零件表面涂層的分布取決于陰極表面電流的分布，所以所有影響陰極表面電流分布的因素都會影響陰極表面涂層的分布。

        此外，在電鍍過程中，陰極上的反應往往不是簡單的金屬沉淀，而是經常伴隨著金屬沉淀發生析氫或其他副反應，這說明鍍層分布也受到溶液性能的影響，還涉及到電流效率。筆者在日常接觸鍍金生產中發現，鍍層在陰極上的均勻分布能力除了與溶液的性質有關外，還與被鍍件的形狀、電鍍方法的選擇、電鍍電源的選擇、電流密度范圍的選擇、被鍍件的負載能力等密切相關。

影響陰極表面涂層分布的因素

1、電流密度

任何鍍液都有獲得良好鍍層的電流密度范圍，鍍金液也不例外。電鍍過程中電流密度超過工藝范圍上限時，往往會形成粗大的晶粒，在此基礎上得到的鍍層粗糙；然而，在低電流密度下操作時獲得的涂層更細。對于滾鍍金或振動鍍金，由于鍍金液中金的質量濃度較低(一般為2 ~ 6 g/L)，當電流密度在0.1 ~ 0.4a/dm2之間時，可以獲得良好的鍍層。然而，當使用較高的電流密度時，陰極附近的[Au(CN)2]–會不足，導致陰極上的析氫反應加劇，電流效率降低。所以電流密度為0.2 A/dm2的電鍍和電流密度為0.1 A/dm2的電鍍在生產時間上不是簡單的倍數關系。

在滾鍍和振動鍍低速鍍金過程中，如果電流密度較高，尖端效應的可能性會增加。特別是在振動電鍍中，由于整個鍍金過程中被鍍件的尖端始終朝向陽極(陽極環在振動篩外)，尖端效應更加明顯，鍍件邊緣或插腳或插座尖端的鍍層較厚而低端的鍍層相對較薄，導致零件表面鍍層厚度分布不均勻。因此，在應用低速鍍金工藝時，針對細長的針孔觸點，一般采用工藝中電流密度范圍的下限進行操作，通過小電流、長時間的電鍍獲得較為均勻的鍍層厚度。

2、電鍍電源

在目前的接插件電鍍行業中，常用的電鍍電源有三種:DC電源、脈沖電源和雙向脈沖電源。目前，DC電源應用最為廣泛。為了使孔內鍍金層的厚度滿足圖紙要求，如果使用傳統的DC電源，孔外鍍金層的厚度會比孔內鍍金層的厚度厚，特別是對于接觸體中的許多小孔部分，孔內外鍍金層厚度的差異更加明顯。但使用周期換向脈沖電源時，在電鍍金的過程中，施加正向電流時，金作為陰極沉積在被鍍件表面，被鍍件的凸起部分是高電流密度區，使鍍層快速沉積；當施加反向電流時，被鍍零件表面的涂層溶解，原來的高電流密度區域溶解更快，從而可以在零件凸起處去除更多的涂層，涂層厚度均勻。

生產實踐證明，周期性換向脈沖電源不僅可以改善觸點體孔內外表面鍍金層的分布，而且可以提高電鍍時整個鍍液中鍍層的均勻性。表1顯示了在使用兩種不同的電鍍電源振動鍍金之后，根據1.3μm厚度(圖中指定的1.27μm)的要求，使用孔徑為1 mm且孔深度大于3 mm的接觸件(稱為布線導管)，以0.1 A/dm2的陰極電流密度檢測的電鍍厚度數據。

3、電鍍零件的負載能力

電鍍負荷是否合適對于鍍金層在被鍍零件上的均勻分布也非常重要。無論采用振動電鍍還是滾鍍，如果被鍍件數小于裝載量的下限，在電鍍過程中被鍍件容易受到導電性差的影響，鍍層的均勻性也會受到明顯的影響。必須增加一些伴隨的鍍件，保證鍍件不會中途被切掉，同時鍍件也要統一翻轉。當被鍍零件的負載較大時，被鍍零件在滾筒或振動篩中的位置沒有完全交換，一些被鍍零件總是處于高電流密度狀態，而另一些被鍍零件總是處于低電流密度狀態，導致被鍍零件之間的涂層分布不均勻。所以一般電鍍廠都規定了工藝中每個鍍件的加載范圍。一般來說，電鍍零件的負載根據以下原則選擇:

(1)被鍍零件在滾筒或振動篩內完全可以連續導電，不會因負荷過小而導致導電不良。

2)在滾筒或振動篩中，電鍍零件的位置在良好狀態下相互交換。

3)被鍍零件的負荷一般為滾筒或振動篩容積的1/3，不超過1/2。

4、電鍍方法和電鍍設備的選擇

根據被鍍零件的形狀不同，在選擇電鍍方法時應該會有所區別。例如，對于直徑大于1 mm的非盲孔的異形鍍件和細長接觸體，一般宜采用滾鍍的方法。對于孔徑小于1 mm的小型插腳和插座，尤其是帶有盲孔的觸點，一般適合采用振動電鍍[2]。總之，對于不同形狀的零件采用合理的電鍍方法，對于鍍金層分布的均勻性至關重要。此外，為了減少鍍液的濃差極化，應注意鍍液的攪拌。鍍金液一般采用循環過濾。在傳統滾鍍工藝中，為了防止針尖插入桶壁，桶壁上的濾液孔往往設計得很小，桶內外的溶液不能快速交換(見圖1)。電鍍過程中，由于陰極附近的[Au(CN)2]–不能快速補充，鍍液容易發生濃差極化，影響分散能力，最終影響鍍層的均勻性。

近年來，針對傳統滾鍍生產線的缺點，開發了一種新型滾鍍生產線。除了將導電編織物改為陰極接觸方式的導電釘外，新滾筒與舊滾筒最大的區別在于新滾筒設計有喇叭形的進液口，使用時可與鍍液循環過濾泵的出液口相連，以加速滾筒內外溶液的循環，減少電鍍過程中鍍液的濃差極化。

對于用舊鼓電鍍的樣品，鍍件的前端和后端之間的涂層厚度差超過0.2微米；而新滾筒電鍍的樣品前后端厚度差只有0.07 μ m左右，我公司某型號高頻連接器的外殼A和外殼B在用傳統滾鍍生產線用舊滾筒電鍍時，要求內孔4 ~ 6 mm處有0.38μm厚的深孔鍍金件， 如果鍍件孔內金屬的厚度滿足上述要求，外表面金層的厚度將分別達到0.5 ~ 0.9μm和1.5 ~ 2.0μm左右，造成金材料的極大浪費。 當孔內金層厚度達到0.38μm時，在新的滾鍍生產線上用新的輥子進行電鍍后，被鍍零件的外表面厚度可降至0.6 ~ 0.7μm。這說明改進后的新型輥鍍制的鍍件鍍層厚度分布比較均勻，也說明鍍制設備的改進可以改善鍍件表面金鍍層的分布，使鍍層更加均勻。

5、矩陣形狀

涂層的均勻性隨著基底的形狀而變化。接觸越薄或孔越深，涂層的均勻性越差。另外，在觸頭本體的一些插座部分中，插座開口處的間隙寬度大于孔壁的厚度。由于電鍍過程中被鍍件不斷翻轉，不可避免地會有一些被鍍件相互插入(見圖3)，對電鍍質量影響很大。因為插件電鍍后容易造成孔內“黑洞”，鍍層厚度分布不均勻，相互插接處鍍層薄甚至無鍍層。為了滿足用戶的要求，操作人員在生產過程中不得不拔掉插入的零件，然后反復加鍍，造成人力物力的浪費，還可能因為厚度不夠的問題導致用戶退貨，造成更大的損失。

插入樣品的鍍層厚度明顯受到影響。為了減少上述情況，可以重新調整這類電鍍件的生產工藝。這種插孔在電鍍前應封閉，以防止電鍍時在開口處出現插對現象。以一個插孔為例，鍍金后孔的厚度要達到0.1 μ m。

之前的生產工藝流程是:電鍍工序脫脂-酸洗-鈍化-電鍍-成品工序封閉后組裝。電鍍過程中，被鍍件相互插入，導致部分被鍍件孔內金層厚度達到0.2μm以上，部分被鍍件孔內無金層。生產工序改為:電鍍工序脫脂-酸洗-鈍化-成品工序封閉-電鍍工序-成品工序組裝后，解決了鍍件對接問題。表4是工藝改進前后鍍金后插座的鍍層分布對比。

按原生產工藝進行鍍金時，由于電鍍時考慮到被鍍零件對插入的影響，為了保證鍍金后孔的厚度達到要求的0.1μm，大部分被鍍零件的金層超厚，造成生產成本的浪費；改進生產工藝后，涂層平均厚度明顯降低。可以看出，當被鍍零件的基體形狀影響鍍層的分布時，如果不能及時改變被鍍零件的設計尺寸，則可以改善零件表面的鍍層分布，并且可以節約生產成本。

3結論

(1)鍍件表面鍍層分布的均勻性與鍍液的性能和鍍件表面的電流密度分布有一定的關系。此外，鍍層的均勻性還受到電鍍方法、電鍍設備性能、被鍍零件的負載能力和被鍍零件的生產工藝的影響。

(2)選擇分散能力好的鍍液，采用性能優良的電鍍設備，選擇適合被鍍件形狀的電鍍方法和電鍍生產工藝，可以用較低的電流密度獲得較均勻的鍍層。