本文摘要

  • 电镀是一种表面处理技术,广泛应用于多个领域,主要用于金属表面,目的包括提供保护层、美观装饰、改善导电性等,但在製造过程中可能产生有害化学物质。
  • 电镀透过电解过程将金属离子附着在基材上形成镀膜。包含阳极、阴极及电解液,不同金属电镀膜具有不同特性,适用于装饰、保护或特质性需求。
  • 电镀製造方式多样,包括挂镀、桶装电镀、流动床电镀等,各适用于不同的零件和需求,对产品品质起关键作用。
  • 流量计与喷嘴在电镀产业中至关重要,用于精确控制药液用量、分佈状态和接触时间,影响电镀层品质。应用包括电镀设备水洗、流量监测和化学药剂监测等。

本文目录


一、为什麽要电镀? 电镀的优缺点

电镀(Electroplating)是一种表面处理技术,广泛应用于电子、汽车、机械、航空、化工等多个领域,主要附加于金属表面,但非金属物件经过特殊处理后也能电镀,像是金属光泽的钮扣、化妆品外壳,其原理是利用电化学反应,在物体表面附着一层金属或合金薄膜。电镀的目的有多种,包括提供耐腐耐磨的保护层,镀上金属光泽进行美观和装饰,改善电子元件导电性,提高硬度,修復一些表面缺陷等等。而电镀的缺点则是製造过程中,可能产生对环境有害的化学物质,以及部分电镀过程相对複杂,增加生产成本。


二、电镀的原理及种类

电镀原理

电镀透过电解过程,将电解液中含有的金属离子附着在基材表面上形成镀膜。在电镀製程中有三大角色:阳极(镀层金属)、阴极(被镀物)、与电解液(电镀液)。阳极为提供镀层金属的金属片,阴极为被镀物极板。电解液通常由含有镀层金属的阳离子溶液、非金属离子及其他化学成分所构成。输入电流后,电解液中的金属阳离子游至阴极,透过接受电子还原成金属而附着在被镀物极板上。同时阳极的金属再溶解(氧化),提供电解液更多的金属离子。经过一段作用时间,被镀物的表层就会盖上一层金属薄膜。

电镀种类

装饰性电镀常用于服饰、饰品等装饰性五金产品 (Photo - PhotoMIX Company)

不同金属的电镀膜具有不同的硬度,影响其耐磨性和耐腐蚀性,也会根据外观需求选择不同金属作为装饰用的镀膜,对于电子元件的应用,导电性更是一个重要考虑因素,以下为不同金属的电镀用途分类:

装饰性电镀:此类型电镀主要包括镀青铜、镀镍、镀铬等,旨在增强产品表面的光滑度和美观。镀上的金属层通常具有较高的光泽,使商品看起来更具质感。这种电镀方法经常用于皮包、鞋子、服饰、卫浴配件等装饰性五金产品。

保护性电镀:此类型电镀适用于螺丝钉、帆布釦、建筑五金等零件,主要用于提高产品的抗腐蚀、耐磨和防鏽能力。例如,螺丝钉经常暴露于户外环境,防鏽处理能显着延长其使用寿命。在保护性电镀中,锌、镍、锡是最常见的材料。

特质性电镀:银、铜、金是三种导电性能较佳的金属。因此,我们不仅将铜、银、金用于装饰目的,还会将它们镀在电路板等产品上以提高导电性。除此之外,特质性电镀还可用于增强金属的可焊接性、提高电阻抗等特殊需求,透过在表面镀复特殊性质的金属层来实现。

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三、电镀製程

电镀的製造方式分许多种,不同的製程适用于不同的需求,并且在製造高品质产品中起着关键作用。以下简单介绍挂镀、桶装电镀、流动床电镀、连续带材电镀、悬浮电镀、雾化电镀、滚镀的製程及应用。

挂镀(Rack Plating) 将需要电镀的物件被固定在金属架(挂架)上进行电镀,适用于小型、複杂形状的精密物件,如精密五金零件-锂电池连接器、半导体元件。

桶装电镀(Barrel Plating 将小型零件放置在旋转的金属桶中,让解液均匀接触到零件表面进行电镀,主要用于小型部件的批量生产,如小型五金配件螺丝、螺母、螺栓等以及汽车零部件: 适用于製造汽车零部件的表面处理。

流动床电镀(Fluidized Bed Plating) 流动床是充满电解液的固体颗粒的床层,物件被放置在这个床层上,电解液流经其表面,适用于小型、複杂形状的物件,特别是需要複杂形状处理的元件。

连续带材电镀(Continuous Strip Plating) 将整条扁平的金属捲材,连续地通过电解槽,製造均匀的电镀,常用于生产电子元件,如印刷电路板(PCB)和连接器,以及生产金属带材的五金制品的保护层。

悬浮电镀(Suspension Plating) 将物件悬浮在电解液中,而不是固定在架子上,应用于需要高精密度表面处理的微细元件,像是製造MEMS元件中的微型感测器、微型镜头或医疗设备中的植入式医疗器械、微型导管等。

雾化电镀(Vapor Deposition Plating) 一种使用电化学沉积的方法製造微细的电镀薄层,这种方式适用于製造複杂的薄膜和涂层,如光学镀膜以及半导体工业中的薄膜製程-製造积体电路(IC)。

滚镀(Rolling Plating) 在金属带材的特定区域,将基材连续通过电解槽,以实现均匀的电镀,用于製造金属带材的保护层,以及建筑材料的装饰品。

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四、流量计与喷嘴在电镀产业的应用

在电镀过程中,电镀药液的喷洒用量、分佈状态,液体与材料的接触时间,甚至是药液冲击面板的力道大小都会影响电镀层的品质,所以电镀製程不但对喷嘴的品质与表现有严格的要求。另外,被镀物在电镀製程前的表面清洗、处理製程,以及製程中的水洗,都需要透过喷嘴的喷淋来进行;桶装电镀槽也需透过喷嘴来清洁。喷嘴与流量计在电镀产业扮演举足轻重的角色,前者大量应用在电镀前的处理製程,帮助提高电镀层的品质;后者则是用来测量电镀药液的使用量,帮助工厂控管製程效率。

应用一:电镀设备水洗製程-低压广角喷嘴

电镀设备水洗製程使用低压广角喷嘴

➤ 实际案例:知名台湾电路板设备製造商

情况:该公司从事电路板自动化设备专业研发,其研发设备包含垂直电镀设备、水平电路板设备、光电设备等机台,其中,电镀设备的水洗製程为避免破坏电路基板,因此使用较低压的水流进行冲洗,该公司希望寻找一款在低压下仍能大面积喷洒的喷嘴。

解决方案:LORRIC 的 D Clamp系列喷嘴
D Clamp 系列低压广角扇形喷嘴利用喷孔外的反射面达成喷雾设计,在低压的工作环境下仍能形成大于145度的广角清洗面积,提供高效率的水洗效果。此外,D Clamp系列喷嘴採用管扣式固定,安装上十分简便;多件式结构设计也降低使用者更换、维护的难易度。

应用二:电镀设备流量监测&中央控台沟通

流量计作为各项设备和中央控台沟通的桥樑

➤ 实际案例:台湾知名自动化设备製造商

情况:该公司主要服务范围包含印刷电路板的DES线製程、除胶渣机台、以及电路板、五金电镀设备,在电镀金、电镀锡设备需要精确地量测液体以及气体的使用量,此外,该公司的电镀设备也需要流量计传送讯号与中控台沟通。

解决方案:LORRIC的面积式流量计蹼轮式流量计
在电镀设备量测用水量以及气体的使用量的部分,我们建议该公司使用LORRIC的面积式浮子流量计,此款流量计能够确保流量计的准确度维持在±5% F.S.。本体部分的流量刻度使用雷射凋刻处理,利于现场辨识,且雷凋刻度持久耐脱落,提升流量计使用寿命。对于传送讯号与中控台沟通的需求,我们建议公司使用LORRIC FP-AS510 AxleSense 蹼轮式流量计,此款流量计内建三种通讯格式:4-20mA类比输出、Modbus RTU RS485控制信号、以及光耦开关讯号(Pulse signal),提供使用者最完整的通讯选择。

应用三:电镀化学药剂流量监测

立式连续电镀设备药剂流量监测

➤ 实际案例:某台湾电镀设备製造商

情况:该公司生产PCB印刷电路板电镀设备,其电镀产线使用立式连续电镀设备(Vertical Continuous Plating Line),有效提高电镀的分佈成效,并保持每片面板的电镀品质一致性。立式连续电镀设备中使用许多化学药剂,需要能有效率的监控用药量并具有抗腐蚀能力的流量计。

解决方案:LORRIC的面积式流量计蹼轮式流量计
LORRIC的面积式流量计採用高品质塑料,耐化性强,面对强酸硷药液具有一定的抗腐蚀能力,有效降低设备维护的频率,并降低维护成本。此外,若要有效率的监控电镀设备的用药量,具备通讯功能的流量计是必要条件。针对客户的通讯输出要求,LORRIC的 FP-AS510 蹼轮流量计成为最佳的解决方案。产品本身带有三种通讯输出方式(4-20mA类比输出、Modbus RTU RS485控制信号、以及光耦开关讯号(Pulse signal),能够配合厂内中控设备的通讯格式。

 

参考资料

  1. ^ 电镀说明-统贸金属製品股份有限公司
  2. ^ 常用电镀之种类及用途-万成实业股份有限公司
  3. ^ 电镀实验-国立阳明交通大学
  4. ^ 电镀知识大公开-电镀原理是什麽?种类有哪几种?-昇展金属电镀加工
  5. ^ 电镀术语解释及英文名称-KAROMAX
  6. ^ 电镀-维基百科wikipedia
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