[发明专利]优化温度场分布的电镀装置及其电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀装置及其电镀方法，具体地，涉及一种优化温度场分布的电镀装置及其电镀方法。 

背景技术

电镀槽的温度场对工件镀层质量起着至关重要的作用。氟硼酸盐镀铅是一种常用镀铅工艺，镀液温度过高，镀层会变粗糙。电镀铬对温度控制的要求很严格，因为温度不仅影响沉积效率，还影响镀层表面品质和硬度。要得到光亮的铬镀层，必须严格控制温度变化。温度的变化对合金电镀的影响更大。对镍钨合金的研究表明，镀层中的钨含量对温度极为敏感，钨含量会随着温度的升高而增加。电沉积锌镍合金镀层时，在给定的电流密度下，随温度增加，镀层中的镍含量线性增加。如果温度过高，还将导致阴极电流效率降低，致使沉积速度降低。对镍铁合金的研究表明，温度升高，镍的沉积速度减慢，镀层中的铁含量升高，镀层结晶变粗。 

电镀时，由于电解液的电阻会产生焦耳热，导致电解液的温度升高。对小型工件而言，因为采用的电流较小，如果加强搅拌和溶液循环，局部温升的问题就不会突出到影响镀层质量的程度。而对于一些尺寸较大的工件，采用的电流一般很大，局部温升就不可忽视，一旦电镀液温度场分布不均匀，极易造成工件表面镀层厚度不均匀，成分不一致，表面质量变差以及镀层机械性能下降等问题。 

众多研究者提出了包括移动阴极法，旋转阴极法，空气搅拌法等来解决这一问题。移动阴极法是阴极在移动过程中，通过扰动电解液来改变温度场分布，加速液相传质，较少浓差极化。在阴极移动过程中，在阴极产生的气体还能够及时逸出，避免了表面针孔的产生。旋转阴极法适用于旋转体的电镀，阴极在旋转过程中，在其表面转动的切线方向，对液流产生扰动，以此来达到优化温度场的目的。空气搅拌法也是常用的改善电镀槽温度场的方法。但这些方法都不适于尺寸较大的工件的电镀场合。另外，应用这三种方法都需要专门的设备，建设初期必须要有较大的资金投入。在设备工作中，无论是转动装置还是空气压缩装置，长时间的运转要有很 大的电能消耗。 

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种优化温度场分布的电镀装置及其电镀方法，其结构简单，具有建设成本低、优化温度场的特点，不需要复杂的移动、转动等机械设备，即可在整个工件表面沉积上薄厚均匀、成分均一、表面质量良好的镀层。 

根据本发明的一个方面，提供一种优化温度场分布的电镀装置，其特征在于，其包括电镀电源、施镀工件、不溶性阳极、工作槽、出液泵、储液槽、底部进液装置、溢液槽、溢液口、出液管，施镀工件、不溶性阳极都与电镀电源输出端相连，施镀工件和不溶性阳极都位于工作槽内部，出液泵连接在出液管上，溢液槽位于工作槽的外侧，底部进液装置位于工作槽的下方，溢液口位于工作槽壁面的顶部，储液槽位于溢液槽的一侧，电镀电源用于在上述不溶性阳极和施镀工件之间通电进行电镀过程，工作槽存有电解液且是电镀实施的主要场所，不溶性阳极浸没在电解液中且通电时发生阳极反应，底部进液装置是电解液进入工作槽的入口,溢液槽是完成电镀过程的电解液从溢液口流出后集中的场所。 

优选地，所述底部进液装置的底端设有一个进液口，进液口通过一个进液管与储液槽连接，出液口位于溢液槽的底部一侧上，进液管上安装有一个进液泵。 

优选地，所述工作槽采用变截面结构，工作槽的底部截面面积最大，工作槽的顶部面积最小。 

优选地，所述工作槽的壁面与底面之间的夹角为30°至89°。 

优选地，所述不溶性阳极表面开有多个中心距离和直径均相等的孔，孔的直径为5毫米至40毫米。 

优选地，所述不溶性阳极应与施镀工件之间的距离为10毫米至80毫米。 

优选地，所述底部进液装置的中部结构为凹槽，底部进液装置的下部为锥形结构。 

优选地，所述锥形结构的锥角的角度为90°至160°。 

优选地，所述底部进液装置的顶端或侧面均匀设有多个喷液口。 

本发明还提供一种优化温度场分布的电镀装置的电镀方法，其特征在于，该电镀方法包括以下步骤：电解液在储液槽中调整好浓度和温度后，通过进液泵进入到工 作槽内；电解液在工作槽内的流向为从下至上；当工作槽的液位高于溢液口时，完成电镀过程的温度较高的电解液溢出，并进入到溢液槽内；同时液流将施镀工件和不溶性阳极产生的气泡带出，避免气体在施镀工件上滞留形成针孔缺陷；溢液槽内的电解液经过出液泵进入到储液槽中，调整好温度和浓度后开始新的循环。