1、實現LED支架鍍銀生產線優質低耗（13）鍍液性能的優化筆者在（2）集，即優良鍍液電鍍關鍵中講到鍍液的配制、調整、適用和維護是工藝人員最基礎、最核心的技術，并指出卷至卷連續電鍍生產線上的工藝技術人員，可以而且應當結合本企業生產線連續化、自動化和要求高效率的特點，在電鍍基礎理論的指導下，探索本生產線上各鍍種，在其工藝配方和工藝條件方面的特性。只要用心，并持之以恒，是會有所收獲的。本集是對（2）集的補充和深入。一、鍍液相關基礎知識1、溶液：科學上是指一種或幾種物質分散到另一種的質里，形成均一的、穩定的混合物。通常是指物質溶解在液體中所形成的均勻狀態的混合物。我們電鍍中所講的溶液就是這個通常的概念。能

2、溶解其它物質的液體叫做溶劑。被溶解的物質叫做溶質。在沒有特別說明溶劑的情況下，溶劑就是水。我們電鍍生產線上，各種電鍍液都是水溶液。在一定溫度和壓力下，某物質在一百克溶劑中所溶解的最大克數叫做這個物質在這種溶劑的溶解度。不同的物質，在水中的溶解度是不同的，同一種物質在壓力恒定的情況下，由于液體溫度的不同溶解度也不同。有的隨溫度的升高而有較大增加，有的增加很小，也有極少數溶解度隨溫度升高而降低。若我們所加物料的量大于其溶解度，那么就不能完全溶解，或者由于溫度降低，原來溶解的物料可能會重新結晶析出。在攪拌的情況下，未溶物可能以粗大顆粒懸浮在溶液中，極大影響鍍層質量。另外，銅陽極、鎳陽極、銀陽極，在溶

3、解過程中都會產生陽極泥渣，它們都不溶于水，一旦混入并懸浮于鍍液中，必定會產生危害。2、酸、堿、鹽酸是能在水溶液中產生氫離子的化合物的統稱。這類物質能和堿中和而生成鹽和水，能使石蕊試低變成紅色，能跟某些金屬化合而生成氫和鹽。如硫酸H2SO4，和鹽酸HCl，這是我們生產線上常用的酸。堿：其水溶液中會有氫氧根的化合物的統稱。它能和酸發生中和反應，它能使酸、堿指示劑顯示不同顏色，能與某些非金屬氧化物反應。我們生產線上常用的有氫氧化鈉NaOH，氫氧化鉀KOH、氨水NH3·H2O等。鹽：酸中氫原子被金屬原子置換所成的化合物。正鹽：是酸中全部能電離的氫都被金屬原子或相當于金屬的原子團所代替而生成的

4、鹽。如硫酸銅CuSO4。酸式鹽：酸中一部份氫被金屬代替所生成的化合物。例如：硫酸氫鈉NaHSO4。堿式鹽： 含有氫氧根的鹽。例如：堿式碳酸銅CuCO3·（OH）2。復鹽：由兩種或兩種以上不同鹽結合而成的鹽。這種鹽在溶液中能分解成原來的單離子，例如：硫酸鉀和硫酸鋁結合成的明礬。3、電離：在我們電鍍生產領域內，單指電解質在溶液中形成離子的現象。4、電解質：在溶液中，或在熔融狀態下，能形成正負離子，因而能導電的物質。5、水合與水合物：物質和水起化合作用叫做水合，也叫水化。經過水合而成的，含有一定數目水分子的物質叫做水合物。例如：白色的硫酸銅經過水合會生成藍色的硫酸銅。其化學式寫成CuSO4

5、·5H2O，為區別起見，有時把前者讀作無水硫酸銅而把后者讀作五水硫酸銅。有的物質，其水合物會有數目不等的水分子。例：硫酸鎳，就有7水硫酸鎳NiSO4·7H2O和6水硫酸鎳NiSO4·6H2O之分。它們都可以作硫酸鹽鍍鎳溶液的主鹽；但是它們的金屬含量是不同的。我們在調整鍍液時一定要根據工藝配方的化學式，物料說明書的化學式，鍍液化驗單的化學式，進行統一換算。否則鍍液的成份會相差極大。筆者在（2）集中已經舉例過。6、鹽類的水解：在水溶液中鹽電離產生的離子，與水電離產生的氫離子或氫氧根離子結合生成弱電解質的反應。它的產物對鍍層質量會產生很大危害。一般說來，鍍液溫度過高，P

6、H值過低或過高，電流密度過大，鍍液中異金屬雜質超標，就容易發生水解。例如：當陰極電流密度過大時，由于界面金屬的離子極度缺乏，導至H+放電而大量析氫，此時陰極區PH值急速上升，金屬雜質就會水解成氫氧化物或堿式鹽，這是鍍層產生針孔，或燒焦等電鍍故障的重要原因。又如：硫酸銅鍍銅液，若硫酸含量過低，此時陽極易溶解出一價銅，進而水解后生成銅粉，這就會嚴重影響鍍層質量。7、鍍液類型：有單鹽鍍液和絡合物鍍液。單鹽鍍液是指金屬離子在鍍液中以簡單離子（水合離子）的形成存在。單鹽鍍液都是酸性或弱酸性的。我們生產線上的硫酸鹽鍍銅液、氨基磺酸鎳鍍鎳液就屬于單鹽鍍液。絡合物鍍液是指在鍍液中金屬離子與絡合劑形成絡合物并離

7、解成絡離子，金屬離子存在于絡離子中。例如：我們生產線上的氰化物鍍銀液。8、添加劑：是指能改進鍍液電化學性能或改善鍍層質量的添加物。添加劑分為無機添加劑和有機添加劑兩類。無機添加劑的作用主要是：它們有的能增加鍍液的導電性；有的能活化陽極；有的能起輔助絡合作用；有的能對酸堿度起緩沖作用等等。凡各種鍍液工藝規范中已經明確注明的我們可以按規范大膽使用，沒有明確注明的應根據實際情況，根據自己理論知識和實際經驗的結累，謹慎使用。我們所講的添加劑一般情況下，就是指有機添加劑，而且是從市場上購買的組合使用的添加劑。在影響電鍍過程和電鍍質量的諸因素中，有機添加劑具有特別重大的意義。現代電鍍技術的快速發展，非常重

8、要的一點就是表現在添加劑的發明與改善上。市售的添加劑都屬于專利產品，我們必須認真閱讀供應商提供的說明書，結合本企業的實際情況，認真執行。一般說來，供應商規模越大，市場占有率越大，其提供的添加劑可靠性就大。在添加劑的使用上，應注意以下幾點：添加劑的針對性能很強，購買誰的添加劑一定要執行誰提供的鍍液工藝規程，包括工藝配方與工藝條件；一定要做到勤加少加，決不亂加；每種鍍液的添加劑會有好幾種，一定要按說明書協調添加；添加劑用量極少，且每種添加劑溶解、混勻的難易程度不同，所以每種添加劑都應按說明書提供的方法添加，否則就不能達到在鍍液中完全溶解，充分混勻的目的，就會造成電鍍故障。供應商提供的添加量，僅作參

9、考，需要我們在實踐中探索總結。9、電位：單位正荷從某一點移動到無窮遠時，電場所做的功就是電場中該點的電位。正電荷越多，電位也越高，也可叫電勢。與鍍液相關的基礎知識非常廣泛，從事LED支架電鍍的工藝人員，應結合學習工藝規程學習一些培訓教材，備用幾本電鍍工具書，最好還要學習化學基礎知識，及其分支，電化學和配合物化學。從而提高我們執行工藝規范的自覺性和創造性。二、鍍液中金離子的存在形式與結構前文在鍍液類型中，已經講過，金屬離子在鍍液中的存在形式，因鍍液的組成不同而不同。在單鹽鍍液中是水化了的簡單離子，或稱之為水合離子。而在絡合物鍍液中是金屬離子同絡合劑絡合而成的絡離子，它們都是金屬的配位離子。現以單

10、鹽溶液為例說明金屬配位離子的結構。水合金屬離子具有層狀結構。有三層結構的，也有兩層結構的。一般認為層數的多少與金屬離子的價數有關。電荷低、半徑小的離子，其配位水數少。電荷高、半徑大的離子配位水數多。電荷和半徑中等的離子的配水數為6，具有正八面體結構。但Cu2+的水合離子例外，具有拉伸八面體的結構。在配位化學這上寫成Cu(H2O)62+。水合離子即是以水作為配位體的配位金屬離子。配位離子的放電要經過多步驟，只要影響其中一步（使其反應緩慢），就可以降低總反應速度。有的電極在含有其金屬離子的單鹽鍍液中，交換電流密度很小，陰極電化學反應速度很小，所以在單鹽鍍液中就能獲得良好的鍍層。例如：我們生產線上鍍

11、鎳液，而銅離子的電極反應速度中等，交換電流密度，超電壓等值也是介中的，它也可以采用酸性單鹽鍍液。如恰當使用有機添加劑也可以獲得晶細鍍層。對于單鹽溶液，適當降低金屬離子含量，可以明顯地放慢它在陰極上的放電速度。因為稀溶液的水合離子較濃溶液穩定。在溶液中添加適當的輔助鹽，不但能增強溶液的導電能力，還能使電化學反應速度變慢，提高陰極極化。有些附加鹽同時還具有活化陽極的作用，如：鍍鎳液中的氯化鎳。絡合劑，具有比水更強的配位能力，它會取代水合離子內配位水，而形成更穩定的配位離子，帶正電的稱為配位陽離子，帶負電的稱為配位陰離子。金屬在絡合物鍍液中沉積時之所以會出現較大的電化學極化，不但和金屬絡離子結構的復

12、雜性、穩定性有關，同時也和它在陰極上多步驟的還原過程有關。銀在單鹽溶液中所沉積出的銀鍍層結晶粗大。而在絡合合物溶液中，則可以獲得細致的鍍層。故銀鍍層均是從絡合物的溶液中獲得的。我們生產線上的氰化鍍銀液，就是絡合物溶液。CN屬于最強的絡合劑，它不但絡合能力強，而且還容易在陰極上吸附，因此氰化鍍銀時，陰極極化程度很大。氰化鉀與氰化鈉，在鍍銀液中都能提供CN。但是常用的是氰化鉀。因為鉀鹽導電能力比鈉鹽好，可使用較高的電流密度，陰極極化作用比鈉鹽稍高，因此均鍍能力，和復蓋能力好；鉀鹽中含硫量比鈉鹽少；鉀鹽自身碳酸化形成和積累的碳酸鉀的溶解度比碳酸鈉大；鉀鹽不易使陽極鈍化。在相同電流密度下，單鹽溶液濃度

13、增加會使鍍層變粗，而在絡合物鍍液中，這一規律就不太明顯。因為絡鹽鍍液陰極電化學極化很大，所以絡合金屬離子的濃度可以在較大范圍內變化，同樣可以獲得良好的鍍層。在絡鹽鍍液中，絡合物含量的增減對電鍍過程和電鍍質量的影響很明顯。為此，有的工藝配方不但規定了鍍液中KCN的總含量，而且還規定了游離KCN的含量。有的企業，不但規定了金屬銀的絕對含量，而且還規定游離KCN與Ag的比值。鍍液中，金屬銀離子與絡合劑之間存在著絡合離解平衡，銀氰陰絡離子可能會離解出簡單銀離子Ag(CN)2 Ag2CN，但是銀離子的電離值是非常小的，在有足量的游離KCN存在的情況下，簡單水合銀離子在鍍液中的含量極低，幾乎為零。所以在陰

14、極上主要是銀氰陰絡離子直接還原。鍍液中KCN含量高，銀氰陰絡離子的配位數就越高，負電荷越多，其結構也越穩定，受帶負電荷的陰極的斥力越大，還原所需要的活化能較高，超電勢很大，電極反應速度下降，這就是氰化鍍銀液分散能力好，能取得致密晶細鍍層的內在原因。為便于理解，筆者盡量以通俗語言，將本節內容歸納總結如下：1、目前，通過工業設備和工業用電流在鍍液中可以獲得良好金屬鍍層的各鍍種，其金屬離子在溶液中的存在形式都是配合物離子。在單鹽鍍液中，是水合金屬離子，在絡合物鍍液中是金屬絡離子。2、金屬配位離子在電極上還原，產生金屬電沉積，是分多步驟完成的，只要其中某一步要克服的勢壘（可以理解為阻力）較大，反應速度

15、緩慢，就會降低總反應的速度。而這個適當緩慢的速度，就是取得致密、晶細鍍層的內在原因。當然電化學反應速度還會受到外力作用而變化。影響最大的外加力量就是陰極電流密度的變化。3、主鹽濃度稀的，金屬配位離子的配位數高，結構穩定，還原阻力大，速度較緩慢。所以分散能力好，鍍層晶細。這一規律單鹽溶液比較明顯。而在絡合物鍍液中這一規律就不太明顯，所以主鹽濃度可以在較大范圍內變化，仍能獲得晶細鍍層。而絡合劑的增加卻能明顯地放慢陰極區電化學反應速度，增加陰極電化學極化，提高鍍層晶細度。4、在鍍液中存在電離、水合、絡合、水解等復雜的反應。反應的產生、生成物的穩定，除了由物質的本性決定外，反應的條件也是影響極大的。在

16、眾多條件中，溶液的酸堿度（PH值）就是重要的一條。因此它對鍍液性能的影響極大。5、重視添加劑的運用。包括無機添加劑和有機添加劑。特別是市售組合使用的有機添加劑，它對改善鍍液性能，提高鍍層質量作用很大。一定要認真研讀供應商的使用說明書，少加、勤加、協調添加，加必有方。總之，電鍍工藝人員，雖然不能改變金屬離子的電化學本性，但是可憑對其本性的了解，通過對濃度、酸堿度、無機添加劑等手段來改變金屬離子在鍍液中的存在形式和結構，進而達到控制電化學反應速度的目的，并且可以利用市售添加劑來進一步改善鍍液電化學性能。三、鍍液的分散能力（均鍍能力）鍍液的分散能力就是指在一定電解條件下，使金屬在陰極上的分布比初次電

17、流更為均勻的能力。在討論電化學因素對電流分布的影響之前，有必要先討論幾何因素對電流在陰極分布的影響。這就是初次電流分布。影響初次電流分布的幾何因素有：保持合理的極間距；合理的陰陽極面積比；陰極的主要被鍍面與陽極平行；利用聯合陽極控制合理的槽電壓；針對LED卷帶頭部設置輔助陽極；保持卷帶在鍍液中的合理深度等。以上這些方面如果做好了，就會減輕初次電流分布的不均勻性。二次電流分布，是考慮電化學因素在內的電流分布。它接近于實際情況的電流分布。影響二次電流分布的電化學因素主要有溶液的電導率和極化度。所謂極化度，就是電極電勢隨電流密度的變化率。因此我們可以采取以下措施，使實際電流在陰極上分布得比較均勻。1

18、、在能滿足鍍層厚度指標的情況下，適當降低主鹽濃度。這有利于提高極化度。（濃度過低又會影響溶液的電導率）2、添加適當的堿金屬鹽類或其它強電解質，以提高電導率，同時對提高極化度也有貢獻。3、選擇適當的絡合劑，它既能提高極化度，也能提高電導率。選擇適當的有機添加劑以提高極化度。4、在可能范圍內，適當提高電流密度，以提高陰極極化的絕對值。因為在這種情況下，鍍層晶核形成的速度大于晶體成長的速度。一般說來，只要陰極上實際電流分布得比較均勻，就能獲取比較均勻的金屬鍍層。但是金屬在陰極上的分布又不完全等同于電流在陰極上的分布，因為還存在一個電流效率會隨電流密度大小而改變的問題。電流效率與電流密度的關系有三種不

19、同的情況：1、陰極的電流效率，在任何電流密度下都相等。酸性鍍銅液就是這一類。因此鍍層的均勻度和電流的均勻度相同。2、陰極的電流效率隨電流密度的增大而下降。氰化鍍銀液就屬這一類。由于高電流區電流效率低，低電流區電流效率高，因此縮小了高低電流區鍍層的厚度差，金屬鍍層就會比實際電流分布更加均勻。所以在生產線上，我們盡可能提高氰化鍍銀的電流密度，對取得優良銀鍍層是很有利的。3、陰極電流效率隨電流密度的提高而增大。這種鍍液會使高電流區沉積更厚的鍍層，金屬的分布比二次電流分布更不均勻，甚至比初次電流分布還差。鍍鉻液就是這一類溶液的典型代表。LED支架鍍銀生產線上沒有這類鍍液。四、復蓋能力（深鍍能力）鍍液的

20、復蓋能力是指在一定電解條件下，鍍液能使鍍層復蓋整個表面的能力。復蓋能力差的鍍液，陰極深凹處沒有鍍層，復蓋能力好的能使深凹處會有鍍層。因此也把它稱之為深鍍能力。復蓋能力的優劣首先是由金屬離子電化學本性決定的。金屬離子在一定的溶液中析出電位越正，復蓋能力越好，反之亦反之。電鍍時，在陰極深凹處沉積鍍層的最小電流密度，叫做臨界電流密度（此時凹處的電極電勢剛好達到析出電勢）。在電鍍時，在陰極凸處剛出現燒焦時的電流密度，叫做極限電流密度。極限電流密度越比臨界電流密度大，電解液的復蓋能力越好。改變金屬離子在鍍液中的存在形式與結構，可以使金屬在陰極上的析出電位作定向移動，既可以作正向移動，也可以作負向移動。為

21、了提高鍍液的復蓋能力，同時提高生產效率。我們常采用適當提高主鹽濃度，并適當提高電流密度的工藝手段。主鹽濃度的升高，配離子穩定性降低，放電阻力減少，放電速度加快，所以金屬析出電位會作正向移動，與此相應，臨界電流密度會比原來降低，同時由于主鹽濃度的升高，溶液電導率相應升高，溶液中金屬離子數量增加，這就使陰極凸處出現燒焦的電流密度也會比原來升高，就是說極限電流密度增大，而且極限電流密度與臨界電流的比值增加更大，所以鍍液復蓋能力改善。但是，如果其時不相應增加電流密度，就會使鍍層比原來粗糙。通過適當提高電流密度，鍍層粗糙的毛病就會克服。這種方法會增加鍍層厚度，增加成本。尤其是針對氰化鍍銀液，因為在生產線

22、設備既定，卷帶移動速度既定的情況下，增加銀鍍層厚度，成本升高較大。對此我們可以穩定主鹽濃度，適當提高KCN含量，使電導率提高放電變慢。這樣雖然銀的析出電位會有一定的負移，臨界電流密度會變大，但是極限電流密度也會變大，甚至更大，其時再配合加大電流密度，鍍層就會全復蓋，而且晶細度大為提高，而鍍層的平均厚度不會增加，或者只有極微小的增加。因為隨著KCN含量的增加，鍍銀的電流效率會降低，而且光亮氰化鍍銀液的電流效率會隨著電流密度的增大而降低，因此卷帶上高電流區的電流效率會降低更多。鍍層的均勻度、晶細度也得到了提高。使用這種方法，電鍍工藝人員需具備豐富的實際經驗。提高鍍銀液復蓋能力最常用的辦法是：既適當

23、提高銀含量，同時相應增加KCN含量，配合小幅度增加電流密度。其時臨界電流密度會有極微小的變化，而極限電流密度增加相對較大，在小幅度提高電流密度的情況下，既提高了復蓋能力，同時又使鍍層晶細度有所改善，而鍍層厚度只有微小的增加。還有一種方法：即既不變動銀含量也不變動電流密度，單純降低KCN含量。這種方法，風險極大，常會出現粗糙鍍層。只有在KCN含量過高時采用。還有一種方法：即穩定原來的銀含量與KCN含量，而適當添加碳酸鉀，并配合以適當提高電流密度。這種方法，只有在鍍液碳酸鉀含量不大于80g/L時才能采用。另外還可以采取添加輔助絡合劑等方法。五、整平能力整平能力就是指鍍液能使鍍層表面更加平滑的能力。

24、或者說，具有把原來微觀粗糙的金屬表面，通過電鍍而填平的能力。晶細而又平滑的銀層，對于LED支架來說，十分重要。因為微觀粗糙的銀層極易變色，進而嚴重影響產品功能性質量要求。在鍍液分散能力和復蓋能力兼優的情況下，為提高整平能力，著重抓好以下兩條：1、正確使用填平劑，做到少加勤加，均勻地添加。2、不使用過高的電流密度。這是因為在陰級極化過程中，既存在濃差極化，又存在電化學極化。在正常電鍍過程中，這兩種極化同時存在，同時對金屬電沉積產生影響，只是在不同電流密度下影響大小的程度不同而已。當電流密度較小時，陰極區有足夠多的金屬離子可供還原，因此這時濃差極化對金屬沉積過程影響極小，隨著電流密度的增大，濃差極化的影響逐漸增大，當電流密度增大到一定值時，濃差極化的影響占了主要地位，其時雖然在陰極上還沒有出現燒焦鍍層，但其時陰極過程已由濃差極化所控制，也就是說：金屬沉積過程已經不受電化學步驟控制而被界面金屬離子的濃度變化所控制。在這種情況下，填平劑不但不能起填平的作用，反而會使微觀粗糙度增加。這時我