快速电镀的新方法及设备 本发明涉及的是一种在镀槽中进行快速电镀的新方法、专用设备及其制造方法。
在电镀工艺中，如何提高工作电流密度，从而提高电镀速度及生产效率的问题，一直为人们所关心和重视。提高操作电流密度的障碍主要来自阴极表面的一薄层层流边界层(即所谓的扩散层)。当操作电流密度达到一定值后，阴极电沉积过程为扩散控制过程，从而导致沉积层质量恶化。阴极表面扩散层越厚、允许使用的操作电流密度就越小(在保证沉积层质量的前提下)，因而提高操作电流密度的主要途径就是设法减小阴极表面扩散层厚度。某些时候提高电流密度还会遇到另一个重要障碍，即阳极表面的钝化。消除阳极表面的扩散层，可抑制阳极钝化的出现。
现有技术主要是通过阴极移动、空气搅拌等方法降低阴极表面扩散层厚度。此外，也有用循环泵使镀液高速循环流动的方法(如EP570033)来降低阴极表面扩散层厚度。这些方法虽能不同程度地减小扩散层厚度，但总的说来，效果还不太理想，动力消耗大，效率低。
现行的电刷镀技术能有效消除阴极表面扩散层，但现行的电刷镀技术是用几层布包裹不溶性阳极而在阴极表面作相对运动来施镀，这使得该技术存在如下的问题：1)刷子易磨损而需频繁更换电刷；2)不适用于大批量工件的电镀；3)通常只适用于工件表面的局部电镀；4)电镀成本高。
本发明的目的是针对上述现有技术地不足，提出一种适用于镀槽中电镀的更为有效的方法，以基本消除阴极表面扩散层(必要时可同时消除阳极表面扩散层)，从而使允许使用的工作电流密度大为提高，实现快速电镀。
本发明的技术方案是：在镀槽中设置允许镀液通过的刷子，刷子的刷毛与阴极表面接触或接近，让该刷子与阴极作相对运动，以基本消除阴极表面扩散层，进行快速电镀。在可能出现阳极钝化的情况下，令刷子的刷毛同时与阳极表面接触或接近，并与阳极也发生相对运动，以避免阳极钝化的出现。
本发明中，刷子与电极的相对运动可以有以下两种方式：一种是刷子和电极两者只有一个运动，而另一个静止；另一种方式是两者都运动，且运动方向相反。
本发明的刷子由刷毛和用于固定刷毛的基底构成。刷子的基底构成允许镀液通过(即对流或扩散)的结构，如基底构成格栅状、格网状或孔网状等，或者基底包含有允许锭液通过的结构。
本发明的刷子的外形(即刷毛末梢所确定的几何形状)根据实际体系而确定，可以是平面状、圆柱状，或是从这些形状中挖去或切除部分后所呈的形状(如平面型格栅状，圆柱型格栅状、平面型花斑状、圆柱型花斑状等)，也可以是其它形状。
本发明的刷子，其刷毛材料可以是合成高分子材料，如尼龙，聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等，也可以是动物的毛发；刷子基底的材料可以用耐蚀金属及合金，也可以用合成高分子材料，还可以是竹、木材等。总之，一切具有合适强度、低的变形性及高的化学稳定性的材料均可用于制作本发明的刷子的基底。
本发明的刷子可采用如下方法制造：将附着有刷毛的长条状基底间隔一定距离排布成所需要的几何构型，然后加以连接、固定。这种连接可以是刚性的，连接后的刷子几何外形不再变化；连接也可以是挠性的，连接后刷子的外形可变化。
本发明中，由于刷子的刷毛与电极(指阴极，必要时也包括阳极)表面接触或接近，因而刷子与电极的相对运动就使得电极表面即使很近距离内的液体也处在对流状态。这样电极表面几乎不存在扩散层，这是现有的阴极移动，电解液流动等技术所无法实现的。由于本发明利用刷子的结构将外加动力直接传递并作用于电极表面以消除电极表面扩散层，因而动力消耗可明显降低，动力利用率显著提高。此外，本发明克服了现行的电刷镀(即用布包住阳极而在阴极表面作相对运动以施镀)技术的不足，特别适用于对大批量工件的大面积施镀。本发明尤其适用形状简单的较大面积的快速电沉积工艺，如工业上的板线材的连续电镀，圆柱、圆筒状较大型工件的电镀，电解铜箔的制造等。
实施例一
在钢带连续镀锌(或镀锡)工艺中、在阴极表面设置本发明所描述的格栅状的刷子，刷毛与阴极表面接触，刷子固定不动，利用钢带在槽中的单向行进，产生与刷子的相对运动，从而消除阴极表面扩散层，实现快速电镀。本方法实施极为简单，效果显著。
实施例二——附图1
a——电镀装置示意图 b——刷子与导轮接触示意图
1 阳极 2 钢带 3 刷子 4 内刷毛
5——外刷毛 6——基底 7、8、9——刷子导轮
10——刷子传动轮 11——传动带 12——钢带导轮
在钢带连续镀锌(或镀锡)工艺中，设置一把闭合的格栅状刷子3，基底之间的连接是挠性连接，刷子的内刷毛4与阳极1接触或接近，外刷毛5与钢带2表面接触，基底6的两端与传动带11相连。阳极1在水平方向上不动。钢带2从右向左行进，刷子3在传动轮10和导轮7、8、9的作用下，逆时针方向运动。本例能有效消除钢带2表面扩散层以外，还能阻止阳极钝化。传动轮10和导轮7、8、9均只与刷子3上的传动带11接触，而不与内刷毛4接触。附图1中，只画出了钢带一侧的阳极及刷子，另一侧的阳极及刷子完全类似，因而省略未画。
实施例三——附图2
a——俯视图 b——剖面图
1——阳极 2——圆筒(阴极)
3——刷子基底 4——外刷毛
5——内刷毛
圆筒内壁镀铜工艺中，设置一把圆柱型格栅状刷子，刷子位于圆筒2内，刷子的外刷毛4与圆筒2内壁接触，刷子内刷毛5与阳极1接触或接近。圆筒2和阳极1均固定不动，刷子绕其中心轴旋转，可同时消除阴极和阳极表面扩散层，实现快速电镀。