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电镀基本知识:电镀反应-电流分布与分散能力

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-27  浏览次数:857

电流分布与分散能力

如果已知电量和电流效率,根据法拉第定律,可以算出金属的沉积量。如阴极的表面积已知,就可得镀层的平均厚度。然而,对于实际电镀产品,工件上的电流分布不是均匀的,因而镀层实际厚度往往不等于平均厚度,而且各处不同。

工件上的电流分布与工件各部分的电镀阻力有关。当电流通过电镀槽时,将遇到三部分的阻力。

①   金属电极和导线的欧姆电阻,Rd(通常忽略不计)。

②电解液的欧姆电阻,Rr。

③电流通过电极和溶液两相界面时,电化学反应过程或离子放电过程的电化学极化和浓差极化造成的阻力,统称为极化电阻,Rj。

若只讨论溶液的欧姆电阻(Rr)对阴极电流分布的影响,我们把该情况下的电流分布称之为一次电流分布。此时镀件上的电流分布取决于镀件各部位与阳极的距离,这种情况下,电流分布是最不均匀的,也就是说金属镀层的厚度分布也最不均匀。

事实上,在电镀过程中,阴极极化是一定存在的,极化电阻Rj必然要影响电流在阴极的分布,由Rr和Rj共同决定的电流分布称为二次电流分布或称电流的实际分布。

电镀溶液的分散能力亦称均镀能力,它是指电镀溶液所具有的使镀层厚度均匀分布的能力。电镀溶液的分散能力愈好,在镀件不同部位上所沉积出的镀层厚度就愈均匀;反之,则镀层厚度相差愈大。

电镀溶液的分散能力(throwing power,T.P)是用二次电流分布与一次电流分布的相对偏差来表示,它的数学表达式如下。

 

式中 T.P--分散能力,%;

K--常数。

在电镀反应中金属分布受到许多因素的影响,四个主要因素如下。

①决定一次电流分布的因素。

②影响一次电流分布的因素,涉及到电镀槽液和电镀条件,如槽液组成、温度、杂质、pH值、电流密度等。

③不是从本质上控制一次电流分布,但对其有影响的因素,如工件的形状和尺寸、电解池的结构、电极之间的距离等。

④镀槽的电流密度和电流效率之间的关系。

在这些因素中,②和③影响初始电流分布,引起二次电流分布。实际上,金属电沉积是根据二次电流分布进行的。决定二次电流分布的电化学特性是阴极上的极化和镀槽的导电性。分散能力实质上是表征镀层在阴极表面上分布的均匀性和完整性,是决定镀层质量的一个重要因素,它也影响着镀层的装饰、防蚀性能。因此,电镀液的分散能力是指在特定条件下,一定溶液使阴极上获得的镀层分布更为均匀的能力。

一般来说,电极上的电流分布可由下列方法确定。

①检测电极上的极化,以图形得到电流分布。

②   测定在电解质中的电位分布,以曲线的形式得到。

③直接得到电极表面的电流分布。

在这些方法中,①和②非常麻烦。从实用的观点来看,直接在电极上检测电流分布,使用哈林槽的方法较典型,另外,也可使用弯曲阴极和圆筒阴极方法测量分散能力。

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