2. 2 阴极上的电流分布
当只考虑几何因素对阴极电流分布的影响时，称为“一次电流分布”；若同时考虑电化学因素的影响，则称为“二次电流分布”。电流分布不等于金属分布，因为后者还与不同阴极电流密度时的电流效率有关。在此，先讨论二次电流分布的影响因素，即不考虑阴极电流效率影响的问题。显然，此时工件上的阴极电流密度分布越均匀，则镀层厚度分布越均匀。
2. 2. 1 几个概念
2. 2. 1. 1 远阴极与近阴极
将一个工件装挂于阴极杆上，同一个阴极工件的不同部位到阳极的距离不可能完全相同(与工件装挂方式及其本身形状和复杂程度有关)。离阳极最近的一点(或线、面)称为“近阴极”，其与阳极的距离以I近表示；离阳极最远的一点(或线、面)称为“远阴极”，其与阳极的距离用I远表示。
2. 2. 1. 2 远近阴极距离差
远、近阴极与阳极距离之差，称为远近阴极距离差，以ΔI 表示，则Δl =I远 − I近。
2. 2. 1. 3 镀液的电导率
镀液为正负离子导电，是第二类导体，它也存在电阻。镀液单位体积（边长为1cm的正方体，即1cm3）的电阻称为镀液的电阻率，以ρ表示。电阻的倒数称为电导，电阻率的倒数则为电导率，单位为“西门子/厘米（S/cm）”。电流通过电阻时会产生电压降。平时所说的“槽电压”就是电流通过镀液、阴极杆与挂具、挂具与工件及阳极相关部分总串联电阻的电压降。镀液的电导率越高，则槽电压越低。整流器的输出电压要高于槽电压，其差值则为汇流排、汇流排与阴阳极杆接触电阻、汇流排与整流器输出板接触电阻等“外电阻”的电压降。若汇流排(或软线)面积过小、接头太多或接头接触不良，外电路上发热量大，直流损耗也就大。当阴阳极杆的截面积过小时，也有压降损失，两个端头测得的槽电压会有差别。将直流回路上的电压损失尽量降低，是必要的节能措施。滚镀时，浸入镀液中滚筒孔眼的总表面积为镀液的导电面积。若滚桶孔眼过小、开孔率过低，该值则很小，槽电压很高，槽液发热快，甚至整流器开至最大，电流也上不去。如镀亮镍，挂镀时选用12 V 整流器已可，而滚镀一般应选15 ～ 18 V 的才行。
2.2.1.4阴极极化度
阴极极化度为阴极极化曲线的斜率，在第四讲已作过介绍。
2. 2. 2 影响二次电流分布的因素
需重点讨论的是几何因素ΔI 与I近，因为它们与生产实际中正确地装挂工件及设计挂具、镀槽等密切相关。
2.2.2.1远近阴极距离差ΔI越小越好
对于平板件的装挂，有如图 1 所示A、B 、C 三种挂法： A为板平面与阴极杆平行，此时距离差ΔI最小，仅为板厚度的1/2 ，但挂件数最少；B 为倾斜一定角度， 随着倾角不同，距离差ΔI也不同，装挂量比A 大；C 为板平面与阴极杆垂直，此时距离差ΔI最大，为板宽度的1/2，但装挂量最大。从分散能力的角度讲，A 最好，C 最差。实际生产中，不少人为了挂得多，不愿采用A 挂法，而选择B 甚至C 挂法，这是不懂电镀原理的表现。
(1)电流不敢开大，否则近阴极处易烧焦。
(2)因分散能力差，镀层厚度相差大，要保证板中间部位的最低厚度，边上部分就要镀很厚，加之平均电流密度不能大，故要镀很长时间，甚至一个多小时，浪费了镀层金属，想快反而快不起来。
(3)对于任何光亮性电镀，阴极电流密度越小处光亮整平性越差，最后整板亮度不均匀。譬如板件氯化物镀锌后若彩钝，板周边附近色泽鲜艳但中间部分色淡甚至灰暗；蓝白钝时周边蓝度好，但中间部位发黄、发花。
(4)引发其他问题，甚至造成返工。例如光亮酸铜前预镀暗镍或铜，预镀层都薄， 中间部位更薄，再镀酸铜时，中间部位阴极电流密度又小，电沉积速度可能小于通过高孔隙的置换速度，造成中间部位因严重置换而发花、起泡、脱皮。
A 挂法一般用两个挂钩，B、C 挂法虽只用一个挂钩，但采用阴极移动时，工件摇来晃去，可能发生重叠而导致不合格。因此，快、省、好的还是 A 挂法。
当镀管件或封底腔盒体，要求内部镀层良好时，则管件内部中间部位或腔盒体底角处的距离差ΔI非常大，分散能力特差，内部镀层难以合格。此时必须以棒或板作辅助阳极，如图 2 所示。在管件内部，当辅助阳极棒居于圆心时，则内部各处到辅助阳极的距离差ΔI几乎相等。可见，采用辅助阳极的实质就是要减小距离差ΔI。
式(1)右边第2 项分母中的I近越大，则电流密度分布越均匀。要增大I近，一般只有加大阴阳极间的距离。对于图1 中的A 挂法，不但ΔI最小，而且也最大。为加大阴阳极间的距离，镀槽不宜设计过窄。单排电镀时，槽净宽不宜小于0.8 m。即使槽的净宽达到1 m，除去槽两边阳极所占位置，以及槽侧加热/冷却器本身与阳极绝缘物(防止加热/冷却器与阳极相碰而打火击穿)所占位置，实际最大阴阳极距离也仅0.4 m 左右。有些人为了节省一次投资，将镀槽设计得很窄，因此稍复杂的工件，别人能镀好的他镀不好。对于复杂的钢家具(如成型靠背椅等)，甚至根本无法出入镀槽，想省钱却挣不到钱。另外，当镀槽不够宽时，不宜挂双排工件。若要挂双排，槽净宽不宜小于1.2 m。
2. 3 金属分布
实际金属厚度的分布还与阴极电流效率随阴极电流密度变化的情况有关。有3 种情况：
(1) 阴极电流效率几乎不随阴极电流密度变化而变化。这种情况不多见，硫酸盐酸性镀铜基本属于这种情况。此时金属的分布与二次电流分布基本一致。
(2) 阴极电流密度增大时阴极电流效率下降。多数工艺属于这种情况，阴极电流密度增大时，副反应(如析氢)加剧，阴极电流效率降低。此时，金属分布均匀性好于二次电流分布均匀性。原因是近阴极处电流密度大，但阴极电流效率低，部分抵消了由于阴极电流密度大所导致的镀速提高。
(3) 阴极电流密度增大时阴极电流效率也增大。这种情况也不多，六价铬镀铬即是如此。此时金属分布均匀性比二次电流分布均匀性还差：近阴极处电流密度大，镀速快，若阴极电流效率大，主反应强烈而析氢副反应减少，这无异于“雪上加霜”，使金属分布更不均匀。
3 阳极的影响
阳极的分布影响电力线的分布。电力线越密集之处，电流密度越大，镀速也越快。电力线分布越均匀，则阴极电流密度分布越均匀，镀层厚度分布也越均匀。
3. 1 水平方向阳极排布的影响
水平方向阳极排布是均匀分布好还是集中分布好？是密一点好还是稀一点好？
对于长件电镀(如钢管镀锌)，生产中常有如图4中a、b、c 三种阳极排布。
采用b 排布，阳极水平方向两头均短于工件长度(一般宜短10～15 cm)，则电力线分布较均匀，工件两头镀层不致过厚，也不易烧焦，是合理的阳极分布。因此，阳极在阳极杆上的位置不应一成不变，而宜根据工件情况，适时给予恰当的调整。
图4 中c 排布则阳极过少、过稀，这是不大懂电镀的人常犯的错误。讲一个真实故事：一次，陪某设备厂老板去一家小厂收款，进大门时扫了一下堆在门口的成品镀锌钢管。到了办公室后，我问电镀厂老板：“最近没钱买锌板了吗？”老板很吃惊：“袁老师，你真神了，还未去车间看，咋知这回事？”其实一点不神：因为镀的钢管一段亮一段不亮，差别很明显，显然槽中只稀稀拉拉挂了几个锌板。当阳极过稀时，电力线分布很不均匀，离阳极近的一段电力线密集，电流密度较大，镀层光亮性好；两阳极间隔处对应的工件部分则情况刚好相反。原则上，在阳极面积允许大的情况下，阳极越密集，则电力线分布越均匀，电镀效果越好。那种以为少挂阳极就可省金属材料消耗的想法，是连物质不灭定律都不懂的无知表现。
3. 2 垂直方向阳极长度的影响
3. 2. 1 滚镀的阳极长度
滚镀时，工件集中在滚桶下部分，如图5 所示。当阳极过短时，仅通过滚桶上部孔眼使上部工件导电，而集中在桶下部的工件则缺少电流，因而耗时长且效果差。原则上，阳极长度超出滚桶最下部分10～15 cm，工件的受镀面积才最大，滚镀快且效果好。也讲一个真实的故事。多年前，某个体户新上氯化钾滚镀锌，为求快而将滚桶直径做得很大。由助剂厂家配套供应全部材料，但新配液怎么也滚不亮，对镀液调来调去还是不行。只好新配一槽液，但仍然不行，找不出原因。笔者前去诊断，赫尔槽试验虽不理想，但应无大问题。后见阳极杆上直接挂着锌锭，急叫找来工具，将锌锭重新铸造为长锌板，挂上后再镀，效果较好，问题迎刃而解。其实问题就出在助剂厂家也不懂滚镀对阳极长度的要求。
阴阳极的相对长度与上下相对位置对电力线分布的影响如图6 所示。
(2) 当工件较短时，对于定型产品，最好设计挂具，多件连接装挂；对于非定型产品，若图省事，为取挂快而不愿连接，单件钩或栓挂，则一方面应注意铜挂钩长度要适宜，另一方面只能减小平均电流密度以防上部或下部烧焦。当工件悬挂较深时，上部易烧焦。举一实例：某厂镀摩托车衣架，铜钩挂上部连杆圆环，但上部镀镍烧焦不少，镀镍烧焦后返修又难，十分头痛。笔者见后笑曰：“何不把铜挂钩做短一点？既不会烧焦还省了铜材！”一试就灵，果然再不烧焦返工了。看似小菜一碟的问题，若不注重阴阳极位置的相互关系，也会出大错。这不但是一个实际问题，背后还涉及一些理论基础。
实际生产中，阳极长度是不好轻易变动和灵活掌握的。像镀铬的不溶性阳极，一旦成型就很难改变，此时不妨采用“阳极屏蔽法”来调整其有效导电长度：阳极外面设一个两头系软线的PVC 塑料板，通过调整其高度来调整阳极被屏蔽的下端长度，起到调整阳极有效长度的作用。而对于可溶性阳极，多数会出现溶损后过短的问题，故应及时检查、更新。
图7 为采用辅助阴极与屏蔽阴极的情况。辅助阴极是在电流密度过大处另加一个与阴极相连的阴极(比如用铜丝烧制的螺旋圆面)，让其消耗部分电流以减少工件对应部分的电流。这在镀铬中被常采用。屏蔽阴极则是在电流密度过大处附近设法固定大小适中的绝缘塑料板，使部分电力线无法穿透。后者若设计得当，则其上不会像辅助阴极那样会沉积消耗金属。
当电镀大平面工件(如大铁板镀锌)时，由于平板中间部位的主盐金属离子消耗后的传质补充速度小于周边主盐金属离子的补充速度，浓差极化较大，往往中间部位镀层薄、亮度差。此时若静镀，效果很差，采用阴极移动则稍好。当允许空气搅拌时，最好采用空气搅拌。另一办法是在板中间部位设法加辅助阳极。
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