方国富

（厦门金越电器有限公司，福建厦门 361021）

0 引言

电镀工艺常被应用到电子电器行业中，以提高产品性能。继电器作为一种利用小电流控制大电流运作的电控制器件，其金属零部件也广泛采用了电镀工艺，如衔铁、轭铁、焊片、簧片、端子等。以下将对日常工作中遇到的一些常见故障进行归纳总结。

1 分析电镀故障的方法

电镀工艺过程主要包括电镀前工序、电镀过程以及电镀后工序。其中，电镀过程可分为多层电镀和单层电镀等多个工序，若多层电镀工序中发生电镀故障，工程技术人员应高度重视，认真分析故障原因。根据一些诊断理论和现场实际状况，利用科学的试验方法，逐项排除故障，查找故障产生的真正原因，制定合理解决故障的方法。一般可以采取以下试验和诊断方法。

1.1 跳跃试验

将电镀过程中容易出现电镀故障的工序跳跃过去。例如，在电镀前处理，然后预镀铜，再镀镍，最后镀锡的电镀流程过程中，容易在镀锡环节发生发花的情况。这可能是在镀镍中产生的，也可能是在镀锡液里产生的，还有可能是在前处理或者预镀铜环节产生的。为此，可跳过镀镍环节，将电工流程工艺转化成：前处理，然后预镀铜，再镀锡。若跳过镀镍环节之后，镀锡层不再出现发花的情况，则说明在镀镍环节出现了故障。采取相同的方法，在前处理工序之前，可直接进行镀锡，跳跃镀镍环节和预镀铜环节，对故障进行诊断，确认是否与镀铜环节有关。采用跳跃试验的方法进行诊断，能够对一些故障起源进行确定。

1.2 对比试验

指利用已确定无故障溶液和可能会产生故障溶液进行比对的一种试验方法。例如，仍以上述镀锡层发花故障为例，先进行前处理工序，然后进行预镀铜工序，再进行镀镍工序以后，改用己知没有故障的镀锡镀液与原来的镀锡镀液进行对比。若改用已知没有故障的镀液后，仍然出现镀层发花情况，可以断定在镀锡之前的工序中出现了故障，然后可使用另外已知无故障镀液开展对比试验。例如，通过良好前处理工序和原前处理流程工序进行对比试验，对工序进行逐个排除，查找出故障的真正原因。

1.3 赫尔槽试验

其具有操作简单、效果好、使用少量溶液等特点，同时可在试验过程中观察镀层变化情况。最后，还可以及时确定获取外观合格镀层的pH 值、温度以及近似电流密度值，是槽液维护和试验新工艺时经常使用的一种试验方法。在处理异常和分析故障过程中，赫尔槽试验效果良好。例如，以镀镍液为例，说明镀液情况与赫尔槽试片状况之间的关系。设定250 mL 镀镍液的总电流为2 A，若测定金属杂质或有机杂质，可使用较小电流，一般为0.25 A。进行试验时，要求试片在DK（电流密度值）范围内（0.1～0.25），整片要光泽不能有昏暗。下面对部分异常进行举例，以供作为标准。

（1）如果整片试片都呈现光泽，而不是镜面的光泽，则说明次级光亮剂的浓度过低。

（2）如果试片高DK 端出现灰色或无光的沉积，其他部分都是光泽，则说明初级光亮剂的浓度过低。

（3）如果试片低DK 端出现污痕或暗色条纹，则说明镀液被有机杂质或者金属杂质污染，或者光亮剂的浓度过高。

（4）如果试片出现针孔现象，则说明存在污染或者湿润剂过少。

（5）如果在高DK 端出现深灰色以至于黑色的烧焦，则说明硼酸过低或者溶液pH 值过高，或者金属离子的浓度过低。

（6）若低DK 区镀层呈灰黑色，则是铜杂质的含量太高。

另外，通过赫尔槽试验方法，还能帮助确定镀液中某成分最佳含量，选择电镀工艺条件，确定镀液中杂质含量和添加剂。还有助于对故障原因进行分析，对电镀故障进行预测，对镀液的覆盖能力、分散能力以及整平能力进行测定等。

1.4 材料化学分析

随着科学技术的不断发展，电镀技术被应用到更多高新技术领域，这些行业对于电镀质量的要求较传统电镀有明显提高。与此同时，越来越多先进的分析手段也被应用到电镀故障的分析中，如金相分析、ICP、SEM、FT-IR、XRF、EDS 等。熟悉这些分析检测方法的应用场景，可避免漫无目的的重复试验，对于解决电镀故障可起到事半功倍的效果。

2 常见故障及可能原因

在电镀生产中，95%的异常是人为因素引起，具体有管理不善、制度不健全、督导不力、工艺不合理、员工素质低、操作不当、品质过剩等因素。不外乎工艺规范、工艺参数、添加剂、镀液杂质（固体颗粒、异金属、有机杂质等）、阳极状况、前处理、镀层厚度、基材、水质、员工操作、后处理、设备异常等可能原因。

2.1 镀层超差

镀层厚度是电镀最基本的质量指标，对零件尺寸（可装配性）、防护性、电气性能均有影响。影响镀层厚度的主要参数有电镀时间、电流密度、镀液情况等。通常对于某一零件，其电镀时间及电流密度均是经过批量验证过的，因此参数设置一般不是造成镀层超差的主要原因。

（1）镀液异常。如镀镍液pH 偏低或镍离子浓度偏低，造成阴极不断析氢、镍未沉积到零件上去，最后导致在相同的电镀时间和电流条件下，镀层偏低。

（2）导电不良。如导电头扭断、V 座接触不良、阴极电线老化等。这些最终都导致实际电镀时间和电流与设定参数不符，从而影响镀层厚度。

（3）程序异常。由于目前大多数电镀生产线采用PLC 程序控制，因此程序异常造成参数或设备动作异常，也会导致镀层超出。

2.2 结合力不良

结合力不良指镀层与基体材料或镀层与镀层之间相互结合的程度不足，通常采用折弯法观察是否有镀层脱落来验证。结合力不良造成的镀层脱落，可能造成电路发生短路或影响零件动作，导致产品失效。常见的导致结合力不良的原因有以下2 种。

（1）前处理不彻底。前处理包含除油工序和酸洗工序。除油不彻底，零件表面残留油污，镀液无法浸润基材，这些区域的镀层不是与基材紧密结合，而是浮在基材之上，造成结合力不良。

（2）表面钝化。钝化是一种微观的氧化过程，会造成零件表面活性下降。若经过前处理的零件长时间未电镀，或底层电镀过的零件未及时进入下一工序，一旦零件表面发生钝化，后续的电镀就会存在结合力不良的风险。

2.3 低区针孔发黄

针孔发黄主要产生在铁基材镀镍的零件。铁上镀镍属于阴极性镀层，镀层对基材只有机械防护作用，而镍镀层孔隙率较高，只有在25 μm 以上才能达到无孔。继电器零部件镀层厚度一般只有3～7 μm，电流低区甚至更低，镀层孔隙率大，基材氧化生锈从孔隙冒出，形成针孔黄点。在实际生产中，以下因素会导致针孔发黄。

（1）前处理不良。铁件经冲压、光饰、热处理等工序后，表面会存在一些难以发现的烧结物。这些异物特别顽固，若前处理未能有效去除此类物质，电镀后该区域的镀层便不完整，使得基材中的铁与空气接触而氧化。

（2）光亮剂失调。光亮剂失调主要通过影响镀液的走位，导致低电流区的镀层更薄而导致氧化。

（3）电流密度过大。镀层的致密度与电流密度大小有一定关系，通常情况下，电流密度越小获得的镀层致密度越好，防护性能越好。

（4）铁杂质含量高。铁杂质在镀液中容易形成氢氧化物胶体，破坏镀层致密性和连续性，并且可能夹杂在镀层中，使镀层空隙增加，导致针孔发黄。

3 结语

一个故障现象，可能有多种原因，要准确及时排除故障，工程技术人员不仅要从理论上分析故障产生的可能原因，还要有切实有效、科学合理的方法逐一排查可能出现故障的原因。查找到真正出现故障的原因，然后再通过试验验证，确定处理故障的方案。工程技术人员处理故障时必须深入现场，仔细观察，深入分析电镀故障的现象，从镀液的工艺规范、工艺参数、设备状况、工艺状况和员工的操作着手，逐一试验，对可能出现故障的原因进行排除。最后，利用试验的方法确认故障处理方案，并制定永久性对策。