[发明专利]一种合金电镀装置

说明书

本发明公开了一种合金电镀装置，通过在储液槽内设置辅助阳极的方式，克服现有的电镀二元、三元合金工艺中因金属阳极溶解电位不同，使得金属阳极元素的溶解效率与阴极沉积效率不匹配，导致电镀液的金属离子含量不稳定，进而引起合金镀层质量不稳定的问题，适用于二元、三元的合金电镀，生产过程中连续可控、产品的一致性好。

技术领域

本发明涉及电镀装置领域，特别涉及一种合金电镀装置。

背景技术

合金电镀是指两种或两种以上的金属(或非金属)在阴极界面上同时还原共沉积的电镀方式。随着当代科学技术和现代工业的发展，各个行业对材料性能及表面处理要求的提高，单一金属镀层已经远远不能满足需求，合金镀层有很多的功能，大致可以分为防护型镀层（锌镍、锌铁、锡铋锌钴、锌锡及镉钛合金等），装饰性合金镀层（铜锡、锡铜镍、铜锌、铜锡锌、铜锌铟等仿金镀层，锡镍、锡钴、锡镍钴等代铬镀层），功能性镀层（镍铬、铬钨、锡铅、镍钴、镍铁、铅锡锑、镍钼、镍钴、镍钼镧、镍钼铁），贵金属合金镀层（金铟、银锑、镍钯、镍金等），非晶态合金镀层（镍磷、镍硫、镍钼磷、镍钼硫，铁磷、钴钼、镍铁磷、镍铁钨、钴钨硼等）。此类二元、三元合金被广泛地应用于汽车、航空航天、机械、船舶、电解水制氢、首饰及电子元器件上。

由于合金电镀与单金属电镀相比的复杂性，合金镀层中的合金组分受电镀工艺条件的影响很大，镀液中金属离子含量、电镀添加剂含量、镀液温度、阴极电流密度的改变都会对合金镀层内的元素组成有影响。在合金电镀生产实践中，一般会通过调节镀液中金属离子含量来控制合金镀层内的元素组成稳定不定，或通过改变镀液中金属离子含量来调控合金镀层内的元素组成，得到一系列不同组分的合金镀层的目标。调节镀液中金属离子含量一般用以下两种办法：

（1）使用合金镀层中的一种或两种主要成分作为阳极材料，通过阳极的溶解来补充镀液中金属离子的消耗，而另外的金属离子，一般采用间断式添加金属盐溶液来补充该离子，该方法的缺点在于： ① 金属盐溶液添加成本高； ② 间断式添加金属盐溶液会造成电镀液中的该离子含量不稳定，镀液成分波动较大，对镀层中的该金属含量的稳定性有影响； ③ 经常添加金属盐溶液，会使镀槽中电镀液体积不断增多，必须经常抽出一部分，造成浪费，成本升高，且操作繁琐。

（2）将镀层合金元素的纯金属或者合金一起作为电镀时的阳极提供电镀合金镀层所需要的金属离子，但由于不同金属元素之间的溶解电位不同，同样的电位下，不同的金属阳极被氧化溶解进入电镀液中的摩尔量存在差异，同一金属元素的阳极溶解量与该种金属在阴极待镀对象上的沉积量也会存在差异，进而在电镀阴极被还原的合金镀层组分比例失衡。

在带材连续电镀金镀层的生产中，由于对产品镀层一致性的要求比较高，因此需要在生产过程中维持镀液中金属离子含量稳定，一般采用上述（2）中的方法。而为了控制不同的金属阳极被氧化溶解量，现有技术采用的方法一是阳极材料接不同的整流器，通过控制不同阳极上的电流来控制阳极材料的溶解量；二是通过遮挡板任意调节不同金属阳极的有效面积，以实现电镀液中的金属离子浓度的控制，从而达到控制合金镀层中金属元素组成的目标。

中国专利“一种锡铋合金电镀装置”（申请号：201821308194.1）公开了一种锡铋合金电镀装置，具有电镀槽，电镀装置的阳极连接有金属锡板和金属铋板，金属锡板和金属铋板分别连接有第一整流器和第二整流器，第一整流器和第二整流器与可编辑逻辑控制器相连，利用可编辑逻辑控制器根据电镀液中铋离子和锡离子的浓度控制对金属锡板及金属铋板的输入电流值，从而控制镀液中金属离子含量。这种控制方式为了维持电镀液中金属离子的浓度稳定，电流会经常发生改变，这就会造成施加到阴极被镀对象的电流一直在变化，导致镀层的厚度也会不断变化，电镀的质量不稳定；当两个阳极在同一电镀槽中时，由于分别施加的电流不一样，会导致不同的阳极与阴极之间的电力线密度不一样，阴极（待镀对象）对应电力线密度高的部分镀层会更厚，这就导致待镀对象不同的位置镀层厚度不一致。另外，由于锡阳极和镍阳极共用一块阴极（即待镀对象），并且都浸泡在导电的电镀液中，锡阳极和镍阳极在电镀过程中存在电势差，两者之间会产生电流，这种电流会影响阳极的溶解量，造成电镀液中的金属离子含量偏离控制值。