0 前言
在电镀厂家的有些场所使用了浸没式阴极，用于适应镀件电阻较高、形状复杂的情况，随着生产进行，阴极表面会沉积主盐金属而使得阴极变厚，通常维护方法为定期机械剥离附着的金属。浸没式阴极析出的金属层在生产过程中有概率发生开裂的情况，从而造成过程异常甚至损伤镀件。本文针对该问题，采用了抛弃型多孔阴极，在使用寿命内完全消除了阴极表层金属开裂的异常，并对多孔阴极导电能力进行了研究，制订了满足量产需求的工艺参数、操作方法，在控制辅助时间提高效率的基础上消除了品质隐患。
1 生产装置与检测方法
1.1 阴极结构
图1为浸没式阴极结构示意图。如图1所示，阴极为多孔状的纯镍，厚度小于1mm，孔数约为300ppi。导电件为实心钛辊，由电机带动匀速转动。从动压紧辊为橡胶辊。通过压紧辊的配重件，将镀件（镀膜海绵）挤靠到阴极表面。镀件在镀液中沿着阴极表面匀速单向移动。
此阴极由于存在类似海绵的多孔结构，析出的主盐金属均匀分散在阴极镍丝骨架上，其电镀内应力朝多个方向分散，通过计算阴极孔隙率、厚度、生产电流分配比例等参数，确定多孔阴极的使用寿命，到期后更换。避免了阴极在长期运行过程中内应力集中而开裂的现象。在生产实践中，存在的课题主要有镀件镀透性不理想，多孔阴极在投入使用前需要先通电进行一段时间的电沉积等。下文对多孔阴极微观结构变化、选型、预沉积时间、胶辊硬度压力等进行了实验与分析。
1.2 检测方法和仪器
橡胶辊邵氏硬度测量：邵氏橡胶硬度计（机械型）。
阴极厚度测量：千分尺。
阴极孔密度测量：光学显微镜下读取1cm的孔数
阴极微观结构测量：电子显微镜下断面拍摄
2 结果与讨论
2.1多孔阴极微观结构历时变化分析
对阴极使用前、使用中、寿命达到后各自取样检测微观结构：
图2.多孔阴极不同阶段的显微结构
（a）使用前；（b）使用过程中：(c)使用到期后
由图2可知：阴极在镍丝骨架表面逐步沉积主盐金属，在与纯钛导电件的表面之间形成过渡层。阴极的孔隙逐步被主盐金属填满，之后在表面继续沉积，厚度超过多孔阴极使用前。
从多孔阴极（纯镍网）使用历时变化来看，主盐金属会在镍网与导电钛辊的接触面（图1）上形成完整的过渡层，会在镍网骨架上逐步沉积直至填满孔隙，存在局部沉积的死角孔隙，最后会在填满的镍网外表面（与镀件接触面）继续沉积变厚，沉积层仍然保留了镍网骨架的基本结构，呈现凹凸不平状。
2.2多孔阴极选型实验
通过可行性验证，镍网与钛辊的连接采用了直接包裹、在搭接处压紧压实的办法。生产时需要预先将包裹后的镍网进行电沉积一段时间，生产过程中需要控制包裹镍网的质量，否则产生镀件不能沉积或沉积不均匀的异常。为了减少预先沉积时间和减少镀件质量问题，本文对镍网的规格型号进行了检讨对比。
表2为不同规格镍网采用相同的电镀工艺进行生产。对比了镀件质量水平。结果表明孔密度较高、压薄量较大的镍网作为多孔阴极，镀件质量较优。
分析认为，压薄能够提高单位体积内的孔密度，提高镍网两个表面的镍丝末端的密集程度，表面镍丝密集度的增加改善了多孔阴极与导电钛辊的接触、多孔阴极与镀件的接触，提高了多孔阴极的导电能力。
2.3多孔阴极预沉积时间实验:
从图1知悉，电镀回路为电源→导电钛辊→多孔阴极→镀件→镀液→阳极→电源，在镀液中，导电钛辊、多孔阴极、镀件这3个部件都会获得的电流分配，其比例需要测算，从而保证镀件镀层厚度和镀透性。实践表明，在电镀工艺相同时，随着生产时间推移，镀件质量改善。表3对镍网预沉积的工艺与镀件质量相关性进行了对比。
结果表明，随着镍网预沉积时间与电流的增加，镍网导电能力提高，镀件质量改善。而镍网在生产前的电沉积在量产中影响了产能和金属成本，对于如何缩短时间和通电量，设计了相关实验进行检讨。其中一种实验方案是使用导电胶将镍网与导电钛辊之间进行粘接，即使不进行预先沉积也能达到正常生产的程度。
由表4可知：镍网与钛辊连接层的形成是影响多孔阴极导电能力的关键因素。
2.4 压紧胶辊的设备参数影响
由表5可知：压紧胶辊的硬度和配重量对海绵状镀件的镀层质量有影响，分析认为，配重量决定了镀件和阴极的接触松紧程度，配重过大时易造成镀件损伤，胶辊硬度决定了接触面积大小，较软的胶辊自身变形面积较大，在反作用力下，镀件（镀膜海绵）变形面积也较大，有利于挤出镀件中的空气，避免气泡包埋。
3 结论
（1）浸没式多孔镍阴极的导电能力受到表面镍丝密集程度的影响，采用高孔径的基材和较大的压薄量可以提高导电能力。
（2）浸没式多孔镍阴极使用过程中，电流优先分配到阴极与被包裹的导电件之间的过渡区，过渡层没有充分形成前不能保证镀件的质量，采用定量的预沉积或者胶粘方式可以提高导电能力。压紧装置的硬度和压力大小对镀件与多孔阴极的接触有影响。
参考文献：
[1] 戴长松, 王殿龙, 胡信国等. 连续泡沫镍制造技术[J]. 中国有色金属学报, 2003, 13(1): 1-15.
[2] 钟发平．表面粗糙化的泡沫镍及其生产新工艺[P]． 中国专利 ：1249541，2000—04—05．
[3] 刘培生, 陈祥. 泡沫金属[M]. 湖南: 中南大学出版社, 2011.