超声波在电镀中的应用及研究(4)
超声波应用到金属电镀中以后，镀层沉积速度加快，镀层晶粒更加细小，表面更加致密、平整，与基体之间的结合力得到增强，镀层质量得到改善，微米及纳米颗粒在镀层中的沉积量增加，镀层的综合性能得到提高。不难预见，超声波在电镀中的应用范围将越来越广泛。但到目前为止，超声波在电镀中的作用机制还不十分清楚，如何保证超声波在镀液中的均匀分布，以及超声波的介入方式、超声波的衰减程度等对镀层的影响规律还需要深入系统地研究【16】。
本文主要的研究对象是镀镍，镀镍层广泛用作防护性材料，如钢铁的防磨损和防腐蚀，另外还广泛应用于集成电路中。但是，镀镍析氢严重，一方面，使镀层产生氢脆、易开裂，镀层内应力增大；另一方面，由于氢气的析出，使镀层发花、变暗。因此限制了电流的增大。Vasudevan和Prasad等人对瓦特镀镍作了大量的研究工作，通过对比发现：采用超声波可以有效地解决上述问题，而且可以扩大电流密度范围，提高电流效率，在较高的电流密度下，镀层依然光亮；由于浓差极化的降低，使得沉积速度和镀层质量得到了提高。因此，利用超声波可有效地节约能源、时间和社会劳动，在实际生产中已得到应用。另外，Prasad等人还发现利用超声波镀镍可以降低内应力，增加文氏硬度，提高耐磨性能以及抗疲劳强度。我国研究人员也发现，利用超声波电镀铁基粉末冶金件，可以提高单层镀镍层的防护性能和品质【17】。通过超声波对镀镍过程的影响的研究，以期达到对超声波电镀可行性的初步确认以及其利用价值的权衡。
3 实验仪器与药品
3.1 仪器
可调频超声波发生器一套（频率28kHz，功率600W），除油槽40L一个，活化槽40L一个，电镀槽100L一个，过滤机一台，浸镀架一个，整流器(KDY-MP:200A/12V)两台，测厚仪一套，电子显微镜一套，盐雾试验仪器一套，量杯2L一个，电子称一台，pH计一台，加热器两个，干燥器一个。
3.2 药品与材料
SF-310电解除油粉，WT-333活化酸盐，氨基磺酸镍，氯化镍，硼酸，MP-200光亮剂，黄铜片若干，不锈钢片若干。（以上药品由安美特，力桥公司提供）
4 实验内容
4.1 工艺组成及条件
实验所使用的工艺包括以下内容：
1.除油工艺:SF-310除油粉80g/L，操作温度：55℃,除油时间15s.
2.酸活化工艺：WT-333活化酸盐80g/L，操作温度：室温,时间15s.
3.镀液工艺：氨基磺酸镍 50g／L（浓度将至40g／L做对比实验），NiC12•6H2O 40g／L，H3BO3 45 g／L及添加剂 15ml/l，镀液pH=3．8～4．5，电流密度为小于6A／dm2 ，镀液温度为55℃，电镀时间为4min.（此工艺条件为不在超声波情况下的工艺条件，用于找出最合适的超声波工艺）
4.2 电镀流程及镀后试验
实验所用的基体材料为100mm×50mm×1．4mm的黄铜片。镀前黄铜片经阴极除油，清洗，活化酸盐活化，去离子水冲洗，然后将黄铜片放人处于超声波发生器中的镀槽内进行电镀。镀后进行清洗，干燥，各项试验，不同的样片对相同部位进行检测。包括有外观（平整度），镀层厚度，光亮度，镀层结晶大小（指定放大），样片抗腐蚀情况（盐雾试验）。并对在更低温度，不同材料以及不同的镀液浓度的情况下进行实验，进行对比。所用的不锈钢片采用相同的操作过程。对超声波功率对镀层质量的影响,电流密度对镀层质量的影响,不同镀液温度下电流密度对镀层质量的影响,有无添加剂时电流密度对镀层质量的影响,材料不同时电流密度对镀层质量的影响,正常工艺条件的样片实验,主盐浓度不同时电流密度对镀层质量的影响,超声波放置位置不同时电流密度对镀层外观的影响这些方面的问题进行实验，对超声波电镀的实用性进行研究。
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