本文摘要
- 電鍍是一種表面處理技術，廣泛應用於多個領域，主要用於金屬表面，目的包括提供保護層、美觀裝飾、改善導電性等，但在製造過程中可能產生有害化學物質。
- 電鍍透過電解過程將金屬離子附著在基材上形成鍍膜。包含陽極、陰極及電解液，不同金屬電鍍膜具有不同特性，適用於裝飾、保護或特質性需求。
- 電鍍製造方式多樣，包括掛鍍、桶裝電鍍、流動床電鍍等，各適用於不同的零件和需求，對產品品質起關鍵作用。
- 流量計與噴嘴在電鍍產業中至關重要，用於精確控制藥液用量、分佈狀態和接觸時間，影響電鍍層品質。應用包括電鍍設備水洗、流量監測和化學藥劑監測等。
一、為什麼要電鍍？ 電鍍的優缺點
電鍍(Electroplating)是一種表面處理技術，廣泛應用於電子、汽車、機械、航空、化工等多個領域，主要附加於金屬表面，但非金屬物件經過特殊處理後也能電鍍，像是金屬光澤的鈕扣、化妝品外殼，其原理是利用電化學反應，在物體表面附著一層金屬或合金薄膜。電鍍的目的有多種，包括提供耐腐耐磨的保護層，鍍上金屬光澤進行美觀和裝飾，改善電子元件導電性，提高硬度，修復一些表面缺陷等等。而電鍍的缺點則是製造過程中，可能產生對環境有害的化學物質，以及部分電鍍過程相對複雜，增加生產成本。
二、電鍍的原理及種類
電鍍原理
電鍍透過電解過程，將電解液中含有的金屬離子附著在基材表面上形成鍍膜。在電鍍製程中有三大角色：陽極（鍍層金屬）、陰極（被鍍物）、與電解液（電鍍液）。陽極為提供鍍層金屬的金屬片，陰極為被鍍物極板。電解液通常由含有鍍層金屬的陽離子溶液、非金屬離子及其他化學成分所構成。輸入電流後，電解液中的金屬陽離子游至陰極，透過接受電子還原成金屬而附著在被鍍物極板上。同時陽極的金屬再溶解（氧化），提供電解液更多的金屬離子。經過一段作用時間，被鍍物的表層就會蓋上一層金屬薄膜。
電鍍種類
不同金屬的電鍍膜具有不同的硬度，影響其耐磨性和耐腐蝕性，也會根據外觀需求選擇不同金屬作為裝飾用的鍍膜，對於電子元件的應用，導電性更是一個重要考慮因素，以下為不同金屬的電鍍用途分類：
裝飾性電鍍：此類型電鍍主要包括鍍青銅、鍍鎳、鍍鉻等，旨在增強產品表面的光滑度和美觀。鍍上的金屬層通常具有較高的光澤，使商品看起來更具質感。這種電鍍方法經常用於皮包、鞋子、服飾、衛浴配件等裝飾性五金產品。
保護性電鍍：此類型電鍍適用於螺絲釘、帆布釦、建築五金等零件，主要用於提高產品的抗腐蝕、耐磨和防鏽能力。例如，螺絲釘經常暴露於戶外環境，防鏽處理能顯著延長其使用壽命。在保護性電鍍中，鋅、鎳、錫是最常見的材料。
特質性電鍍：銀、銅、金是三種導電性能較佳的金屬。因此，我們不僅將銅、銀、金用於裝飾目的，還會將它們鍍在電路板等產品上以提高導電性。除此之外，特質性電鍍還可用於增強金屬的可焊接性、提高電阻抗等特殊需求，透過在表面鍍覆特殊性質的金屬層來實現。
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三、電鍍製程
電鍍的製造方式分許多種，不同的製程適用於不同的需求，並且在製造高品質產品中起著關鍵作用。以下簡單介紹掛鍍、桶裝電鍍、流動床電鍍、連續帶材電鍍、懸浮電鍍、霧化電鍍、滾鍍的製程及應用。
掛鍍（Rack Plating） 將需要電鍍的物件被固定在金屬架(掛架)上進行電鍍，適用於小型、複雜形狀的精密物件，如精密五金零件－鋰電池連接器、半導體元件。
桶裝電鍍（Barrel Plating） 將小型零件放置在旋轉的金屬桶中，讓解液均勻接觸到零件表面進行電鍍，主要用於小型部件的批量生產，如小型五金配件螺絲、螺母、螺栓等以及汽車零部件： 適用於製造汽車零部件的表面處理。
流動床電鍍（Fluidized Bed Plating） 流動床是充滿電解液的固體顆粒的床層，物件被放置在這個床層上，電解液流經其表面，適用於小型、複雜形狀的物件，特別是需要複雜形狀處理的元件。
連續帶材電鍍（Continuous Strip Plating） 將整條扁平的金屬捲材，連續地通過電解槽，製造均勻的電鍍，常用於生產電子元件，如印刷電路板（PCB）和連接器，以及生產金屬帶材的五金制品的保護層。
懸浮電鍍（Suspension Plating） 將物件懸浮在電解液中，而不是固定在架子上，應用於需要高精密度表面處理的微細元件，像是製造MEMS元件中的微型感測器、微型鏡頭或醫療設備中的植入式醫療器械、微型導管等。
霧化電鍍（Vapor Deposition Plating） 一種使用電化學沉積的方法製造微細的電鍍薄層，這種方式適用於製造複雜的薄膜和塗層，如光學鍍膜以及半導體工業中的薄膜製程－製造積體電路（IC）。
滾鍍（Rolling Plating） 在金屬帶材的特定區域，將基材連續通過電解槽，以實現均勻的電鍍，用於製造金屬帶材的保護層，以及建築材料的裝飾品。
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四、流量計與噴嘴在電鍍產業的應用
在電鍍過程中，電鍍藥液的噴灑用量、分佈狀態，液體與材料的接觸時間，甚至是藥液衝擊面板的力道大小都會影響電鍍層的品質，所以電鍍製程不但對噴嘴的品質與表現有嚴格的要求。另外，被鍍物在電鍍製程前的表面清洗、處理製程，以及製程中的水洗，都需要透過噴嘴的噴淋來進行；桶裝電鍍槽也需透過噴嘴來清潔。噴嘴與流量計在電鍍產業扮演舉足輕重的角色，前者大量應用在電鍍前的處理製程，幫助提高電鍍層的品質；後者則是用來測量電鍍藥液的使用量，幫助工廠控管製程效率。
應用一：電鍍設備水洗製程－低壓廣角噴嘴
➤ 實際案例：知名台灣電路板設備製造商
情況：該公司從事電路板自動化設備專業研發，其研發設備包含垂直電鍍設備、水平電路板設備、光電設備等機台，其中，電鍍設備的水洗製程為避免破壞電路基板，因此使用較低壓的水流進行沖洗，該公司希望尋找一款在低壓下仍能大面積噴灑的噴嘴。
解決方案：LORRIC 的 D Clamp系列噴嘴
D Clamp 系列低壓廣角扇形噴嘴利用噴孔外的反射面達成噴霧設計，在低壓的工作環境下仍能形成大於145度的廣角清洗面積，提供高效率的水洗效果。此外，D Clamp系列噴嘴採用管扣式固定，安裝上十分簡便；多件式結構設計也降低使用者更換、維護的難易度。
應用二：電鍍設備流量監測＆中央控台溝通
➤ 實際案例：台灣知名自動化設備製造商
情況：該公司主要服務範圍包含印刷電路板的DES線製程、除膠渣機台、以及電路板、五金電鍍設備，在電鍍金、電鍍錫設備需要精確地量測液體以及氣體的使用量，此外，該公司的電鍍設備也需要流量計傳送訊號與中控台溝通。
解決方案：LORRIC的面積式流量計 以及 軸感應專利蹼輪(葉輪)式流量計
在電鍍設備量測用水量以及氣體的使用量的部分，我們建議該公司使用LORRIC的面積式浮子流量計，此款流量計能夠確保流量計的準確度維持在±5% F.S.。本體部分的流量刻度使用雷射雕刻處理，利於現場辨識，且雷雕刻度持久耐脫落，提升流量計使用壽命。對於傳送訊號與中控台溝通的需求，我們建議公司使用LORRIC FP-AS510 AxleSense 蹼輪式流量計，此款流量計內建三種通訊格式：4-20mA類比輸出、Modbus RTU RS485控制信號、以及光耦開關訊號（Pulse signal），提供使用者最完整的通訊選擇。
應用三：電鍍化學藥劑流量監測
➤ 實際案例：某台灣電鍍設備製造商
情況：該公司生產PCB印刷電路板電鍍設備，其電鍍產線使用立式連續電鍍設備（Vertical Continuous Plating Line），有效提高電鍍的分佈成效，並保持每片面板的電鍍品質一致性。立式連續電鍍設備中使用許多化學藥劑，需要能有效率的監控用藥量並具有抗腐蝕能力的流量計。
解決方案：LORRIC的面積式流量計及軸感應專利蹼輪(葉輪)式流量計
LORRIC的面積式流量計採用高品質塑料，耐化性強，面對強酸鹼藥液具有一定的抗腐蝕能力，有效降低設備維護的頻率，並降低維護成本。此外，若要有效率的監控電鍍設備的用藥量，具備通訊功能的流量計是必要條件。針對客戶的通訊輸出要求，LORRIC的 FP-AS510 蹼輪流量計成為最佳的解決方案。產品本身帶有三種通訊輸出方式（4-20mA類比輸出、Modbus RTU RS485控制信號、以及光耦開關訊號（Pulse signal），能夠配合廠內中控設備的通訊格式。