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文档简介

1、电镀液的分散能力及覆盖能力,08 2005 FH,电镀工艺学0337,2,电解液分散能力的基本概念 分散能力(或称均镀能力): 就是电解液能使零件表面镀层的厚度均匀分布的能力。 若镀层在阴极表面分布的比较均匀,就认为这种电解液具有良好的分散能力;在各种电解液中,氰化物电解液的分散能力比较好,普通酸性镀铜和镀锌等简单盐电解液的分散能力较差,镀络电解液的分散能力更差。 覆盖能力(或称深镀能力):在一定的电解条件下,电解液能使镀层沉积金属覆盖整个表面的能力。 由于电流密度的不均匀,在较低电流密度区极化小,达不到金属的析出电位,零件的深凹处没有金属镀层覆盖。,08 2005 FH,电镀工艺学0337,

2、3,2.6 电流与金属在阴极上的分布 为了提出电解液分散能力的数学表达式,首先讨论电流在阴极表面分布的问题。当支流电通过电解槽时,可能会遇到三部分的阻力: 1 金属电极的欧姆电阻:R电极 2 电解液的欧姆电阻: R电液 3 发生在固体电极与电解液(金属/溶液)两相界面上的阻力(阻抗)R极化 这种阻力是由于电化学或放电离子扩散过程缓慢引起的,就是由于电化学极化和浓差极化造成的。可等效的称为极化电阻。,08 2005 FH,电镀工艺学0337,4,图27,08 2005 FH,电镀工艺学0337,5,根据欧姆定律: 近阴极的电流 I1 = (3-1) 远阴极的电流 I2 = (3-2) (3-3)

3、,08 2005 FH,电镀工艺学0337,6,2.6.1 初次电流分布 假设阴极极化不存在时的电流分布为初次电流分布, 此时R极化 0 初次分布时: 因电解液的电阻R=L/S,由于远近阴极的面积S相同,同样电解液的电阻率也相同, 因此 : (K=常数)(3-4) 可见,当阴极极化不存在时,近阴极和远阴极上的电流密度与它们和阳极的距离成反比。这种电流分布最不均匀。,08 2005 FH,电镀工艺学0337,7,2.6.2 二次电流分布 在阴极极化存在时的电流分布称为二次电流分布。实际电流分布的表达式如下(3-3)。在实际电镀生产中,阴极极化总是存在的。当阴极极化存在时,由于近阴极电流密度大,从

4、一般电化学规律看,近阴极的极化应该大于远阴极, 既R极化1R极化2 因此I1/I2 更接近于1。 说明在有阴极极化时的电流分布更均匀。,33,08 2005 FH,电镀工艺学0337,8,当直流电通过电解槽时,近阴极和远阴极与阳极的两个并联电路上的电压相同,既:V1=V2=V I1R1-k1=I2R2-k2 式中:I1和I2 近阴极和远阴极的电流 R1和R2 近阴极和远阴极与阳极间电解液的电阻 k1和k2 近阴极和远阴极的电极电位。 I1R1 =k1-k2 + I2R2 (3-5),08 2005 FH,电镀工艺学0337,9,把此式和R=L/S代入(3-5)得 因I/S=D 所以: 设L2=

5、L1+L 经整理得: (3-6),08 2005 FH,电镀工艺学0337,10,因为电阻率的倒数就是电导率,所以,教材中23,08 2005 FH,电镀工艺学0337,11,式中: 就式阴极的实际电流分布; 电解液电导率 L 远近阴极与阳极距离之差; 为极化率(度) 即阴极极化曲线的斜率 (电位随电流密度的变化率),08 2005 FH,电镀工艺学0337,12,2.6.3 金属在阴极上的分布 如果电流效率在远阴极上和近阴极上相同,也可以用镀层的金属重量比代替电流比。,如果电流效率在远阴极上和近阴极上不同,则还要考虑电流效率,08 2005 FH,电镀工艺学0337,13,影响金属在阴极上

6、分布的因素还有 1 电流效率,08 2005 FH,电镀工艺学0337,14,影响金属在阴极上 分布的因素还有 2 电力线分布 我们把在电场作用下离子运动的轨迹形象地称为电力线,08 2005 FH,电镀工艺学0337,15,电解槽,08 2005 FH,电镀工艺学0337,16,解决远近阴极影响的方法 1 形象阳极 2 辅助阴极,08 2005 FH,电镀工艺学0337,17,2.6.4 电解液的分散能力和覆盖能力 分散能力: 指金属的宏观分布 通常用实际电流分布与初次电流分布的相对偏差表示:,(25),式中 T 电解液分散能力(100+100%) M 金属分布(M1/M2) K 初次电流分

7、布,08 2005 FH,电镀工艺学0337,18,分散能力的其他表达式,08 2005 FH,电镀工艺学0337,19,分散能力的测定 1 弯曲阴极法,X面镀层的厚度 D=0.51A/dm2 电镀20min,08 2005 FH,电镀工艺学0337,20,2 远近阴极法 K5或2 电镀30min,08 2005 FH,电镀工艺学0337,21,霍尔槽 利用电流密度在远近阴极上分布不同的特点,赫尔(Hull)1935年设计了一种平面阴极和平面阳极构成一定斜度的小型电镀实验槽,叫做赫尔槽。由于赫尔槽结构简单,使用方便,目前国内外 广泛的应用于电镀实验和工厂生产的质量管理,已成为电镀工作者不可缺少

8、的实验工具。,08 2005 FH,电镀工艺学0337,22,霍尔槽结构尺寸,08 2005 FH,电镀工艺学0337,23,2 霍尔槽法 D=0.53A/dm2 电镀1015min,一般为5,08 2005 FH,电镀工艺学0337,24,覆盖能力:又称深镀能力 指金属能否覆盖全部受镀表面 通常影响覆盖能力的因素: 析出电位:电位越正,有利于提高覆盖能力 基体材料特性:依材料不同各异,通常金属析出过电位与氢析出过电位相反 基体材料表面状态:光滑、洁净有利于覆盖 粗糙、油污不利于覆盖,08 2005 FH,电镀工艺学0337,25,覆盖能力的测定: 1 直角阴极 法,25,08 2005 FH

9、,电镀工艺学0337,26,2 内孔法,08 2005 FH,电镀工艺学0337,27,3 凹穴法,08 2005 FH,电镀工艺学0337,28,2.6.5 电解液的整平能力 电解液的整平能力: 整平作用是指镀液能使镀层表面更加平滑的能力。 在微观粗糙的金属表面上电流和金属分布与镀液的整平能力有关。 微观粗糙表面通常是指波谷深度小于0.5mm,而波峰间距离又很小的粗糙表面。 这种表面有两个基本特点:一是在微观轮廓面上峰谷差异较小,电力线分布可以认为是均匀的,所以,波峰处的电势与波谷处的电势近似相等;二是扩散层厚度大于波谷深度,造成波峰和波谷处的扩散层厚度不同。,08 2005 FH,电镀工艺

10、学0337,29,08 2005 FH,电镀工艺学0337,30,整平剂特点: 1 能强烈阻化阴极过程,提高极化50120mV (光亮剂只能提高1030mV) 2 能夹杂在镀层中或在阴极上还原而被消耗 3 整平剂在峰处的吸附量大于谷处的吸附量,08 2005 FH,电镀工艺学0337,31,08 2005 FH,电镀工艺学0337,32,有效扩散层的有效厚度 D =反应粒子的扩散系数 动力粘度(粘度/密度) 旋转角速度,可以通过改变旋转圆盘电极的转速来模拟微观表面的峰与谷 高速表示峰(小)低速表示谷(大),08 2005 FH,电镀工艺学0337,33,08 2005 FH,电镀工艺学0337,34,思考题 03,1 什么是电解液的分散能力? 2 什么是电解液的覆盖能力? 3 什么是整平能力?有哪几种类型? 4 什么是初次电流分布? 5 什么是二次电流分布? 6 影响分散能力的因素又哪些? 7 影响覆盖能力的因素有哪些? 8 整平剂的特征是什么? 9 扩散层厚度大表示微观的峰还是谷? 10 提高旋转圆盘电极转速,电流密度减小,整平剂为哪种类型?,0

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