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电镀工艺管理——几何因素对电镀过程的影响

放大字体  缩小字体发布日期:2011-11-23  浏览次数:1096

(1)几何因素

 

这里所说的几何因素,是指与电镀过程有关的各种空间要素,包括镀槽形状、阳极形状、挂具形状、阴极形状、制件在镀槽中的分布、阴阳极间的距离等,所有这些因素对电极过程都有一定影响,如果处理不当,有些因素还会给电镀的质量造成严重的危害。

 

   ①电解槽。它是电镀过程进行的场所。从表面来看,电解槽的大小、形状是决定电极及制品在槽内的分布的先天因素,但是,在许多场合,电解槽的大小和形状应该是根据制品的大小和形状来确定的。

 

目前电解槽的形状基本上是长方体为主,也就是由长宽高三个尺寸来确定一个槽体。槽体一经确定,所有参数也就是确定的了。

 

②电极。它包括阳极、作为阴极的挂具,它们的形状和大小也可以归纳为立方体,电极的几何因素还包括阳极与阴极的相对位置,还有挂具的结构和挂具上制品的分布。阳极特别是带阳极篮的阳极和挂具,对于一个镀种或产品相对也是确定的。

 

③电镀产品。它是构成阴极的一部分,对电镀来说,产品的几何形状是不确定的,是变动量最大的几何因素。对于电解冶金和电解精炼,制品也就是阴极总是与阳极一样做成平板型。当阴极和阳极成平行的平板状时,可以认为阴极上电流密度分布是接近理想状态的,也就是各部分的电流密度相等。

 

(2)几何因素影响的原理

 

   ①一次电流分布。在金属的电镀过程中,金属析出的量与所通的电流的大小是成正比的,同时还受电流效率的影响。根据欧姆定律,影响阴极表面电流大小的因素,在电压一定时,主要是电阻。而电解质溶液导电也符合欧姆定律,由于电镀过程涉及金属和电解质溶液两类导体,电流在进入电解质溶液前的路径是相等的,并且与电解质溶液的电阻比起来,同一电路中的金属导线上的电阻可以忽略,这样,当电流通过电解质溶液到达阴极表面时,影响电流大小因素就是电解质溶液的电阻。由于阴极形状和制品的位置的不同,这种电阻的大小肯定是不同的,这就决定了一有电流通过阴极,其不同部位的电流值是不一样的。人们将电流通过电解槽在阴极上形成的电流分布称为一次电流分布。并且可以用阴极上距阳极远近不同的任意两点的比,来描述这种分布:

 

式中K1一次电流分布状态数;

I近、I远—距阳极近端和远端的电流强度;

R近、R远—从阳极到阴极近端和远端的电解液的电阻。

 

由这个一次电流分布的公式可以得知,当阳极与阴极的所有部位完全距离相等时,

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