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电镀过程管理中的几何因素

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几何元素

这里的几何要素指的是与整个工艺相关的各种室内空因素,包括镀槽的外观 、吊架的外观 、阴极的外观、产品在镀槽中的铺展、阳极和阴极的间距等 。所有这些元素对电极工艺都有一定的危害 ,有些元素如果被忽视 ,会继续对电镀工艺的质量造成明显的危害。

①静电除尘器。

它是实现整个电镀过程的场所 。从外观上看,静电除尘器的大小和外观是决定槽内产品的电平和分散度的先天因素。但很多地方要根据产品的尺寸和外观来确认静电除尘器的尺寸和外观。

目前电除尘器的形状多为长方形,即一个酸洗槽由三个规格定义 。一旦定义了酸洗池 ,所有的主要参数都将被定义。

②电气等级。

它包含阳极氧化,作为负极,它们的形状和大小也可以概括为一个立方体 。电气等级的几何要素还包括阳极氧化和负电极之间的相对位置 ,以及吊架的结构和产品在吊架上的分布。阳极氧化,特别是用阳极氧化篮和悬挂工具阳极氧化,也清楚电镀种类或商品的相对性。

③电镀工艺产品 。

它是负电极的一部分。就电镀技术而言 ,商品的三维几何形状是未知的,是一种变化很大的几何图形元素。鉴于电解冶金工业和电解精炼,产品即负极已经像阳极氧化一样制成了平板电脑 。当阳极和阴极氧化成表面平行的平面时 ,可以感觉到阴极上的电流强度接近理想化模式,即各部分电流强度相同 。

几何元素干涉的基本原理

①初级电流无处不在。

在金属材料电镀过程中,金属材料的析出量与电流量成正相关 ,同时也受到电流强度的危害。根据欧姆定律 ,当工作电压一定时,危害负极表面电流的主要因素是电阻 。

溶液的酸碱导电性也符合欧姆定律,因为整个电镀过程涉及两种导电体:金属材料和溶液的酸碱。电流进入溶液酸碱前的路径是一样的 ,与溶液酸碱的电阻值相比,同一供电电路中合金输电线上的电阻可以忽略不计。这样,当交流电根据溶液的酸碱到达阴极表面时 ,有害电流的大小因子就是溶液的酸碱电阻 。

因为负极的外观和成品不一样,所以这种电阻的大小一定不一样,这就决定了一旦有工作电流 ,根据负极的不同,不同位置的电流也会不一样。根据静电除尘器在负电极上建立的电流分布,它被称为初级电流分布。而且 ,负电极上的两个随机点的比率,即远离阳极的氧化,可以用来描述这种无处不在:

在公式K1中 ,一次电流的量是所有情况数 ;

I近 ,I远-远和远来自阳极氧化的电流强度 ;

R-near 、R-far——从阳极氧化到负极远端的电阻,以及远端锂电池的电解液 。

由这个公式计算可知,当阳极氧化与负极任一位置的距离相同时 ,I近,I远,R的近 ,R的远K1=1。这也是一种理想的情况,但实际上并不存在这种情况。

当正极和负极同时处于齐片功率水平时,就接近这种情况 。除了电解冶金行业可以接近这种理想化的情况外 ,其他电镀工艺在整个工艺中都无法达到这种情况,必须采用其他方法来提高一次电流量。

②二次电流遍地。

因为整个电镀过程最终是在负电极表面的双电层中完成的,而实际上在这个全过程中存在着电极的极化 ,这就使得电极的极化的电阻值随着初级电流加到电阻上遍布:

式中,R远极化和R近极化分别表示负极表层为远阴极极化和近负极极化电阻 。

二次电流量受到极化的极大损害,而极化受到反射电流强度的损害 。一般来说 ,随着电流强度的增加 ,极化会增大。电流强度与参与化学反应的面积有关,这一点至关重要。

你可以通过添加添加剂来改变近端电极的极化或者减少合理的大电流区总面积,这样会使近端电阻升高 ,进而平衡近端电阻和远端电阻的差异,使外部电流趋于对称 。

而当几何元素的危害较大时,即远近负极上电流扩散的误差较大时 ,二次电流扩散的缓冲作用不会有太大的实际作用。

这就是为什么深孔、凹槽等地方不能镀膜,或者即使镀膜,也是在远端或者大电流区域离镀膜较远。因此 ,重要的是尽可能避免一次流的不平衡,以获得金属材料的平衡冲积矿床 。

③在负极上铺展和分散金属材料的工作能力。

根据对一次电流和二次电流的分析可知,负电极上金属镀层的厚度受到电流的危害。换句话说 ,当电流强度恒定时,负电极上金属涂层的壁厚与电流强度正相关 。

电流强度在这里也是一个重要的定义。电极工艺生产时,并不是所有的交流电都用来堆积金属材料。试想一下 ,如果一部分电流不用于近端积累金属材料 ,换句话说,在大电流区,只进行其他阴阳离子的回收 。这样 ,涂层的厚度将被控制到一定程度,然后它将趋向于与远侧或低电流区域中的涂层厚度平衡,这类似于次级电流的厚度。

同样 ,这种效果也只是在某个区域合理,当几何元素成为关键元素时,这种调整就不足了。但这种调节做功能力要么表现出不同锂电池电解液沉积金属材料的对称性特征 ,成为考虑镀液分散做功能力的指标值 。

分散工作能力(TP)和电流扩散之间的关系可以由下面的公式表示:

由于电极工艺中k1和K2的评定需要专业的设备和人力资源管理,在具体的电镀工艺中,采用远近负电极法来精确测量镀液的分散工作能力 ,与此公式计算的基本原理相同,但与检测的项目不同,即绕过了不易精确测量的电阻值 ,尤其是电极化电阻 , 选择两组非常容易精确测量的主要参数,如金属材料沉积在远近负电极上的总重量和远近负电极之间的距离,进行电镀 。

几何元素的危害及消除方法。

①酸洗槽体积和形状的危害。

静电除尘器酸洗槽的出现和空之间的布局直接危及阳极氧化和阴极配置 。对于确定的静电除尘器 ,由于规格早已明确,此时只需按时间配备阳极和阴极,以尽量减少镀液几何元素的有害影响。

如果镀液不符合下述规格 ,则在电渡运行期间,大电流区域将被烧伤,而小电流区域的镀层将达不到厚度要求 ,甚至无法电镀。

但更好的办法是根据要生产的设备的尺寸和外观来设计制造静电除尘器,尽量减少对镀液几何元素的危害 。

为了更好的简化情况,这里所有的讨论都是基于手动双槽的实际操作。多罐和自动化生产线要遵循的基本原则是一样的 ,等等。

首先要明确的是,静电除尘器选择单双排负电极还是单双排负电极,这将决定镀槽的总宽度 。对于单、双排负极 ,是负极误将商品挂在镀槽中间 ,两侧都配有阳极氧化。如果是单 、双排负极,槽内要布置三排阳极氧化,这就要求酸洗槽有足够的总宽度。

一个主要的基本原则是保证两边的距离在250 mm以上 ,就槽宽而言,还需要加上阳极氧化和阳极本身的厚度以及槽壁50 ~ 100 mm的余地空 。通过计算,单排和双排阳极电镀槽的总宽度至少约为800毫米

先说长度。长度应根据阴极电镀挂架的总宽度和一个槽要挂多少个挂架来确定。无论挂钩数量多少 ,镀槽两侧负电极的外节点应距槽端板100 ~ 150 mm,两个挂钩之间的距离应为100 mm,如果单个电镀挂钩的间距为500mm ,每个槽有两个挂钩,则电镀槽的尺寸为1400mm 。

最后是电镀槽的深层 。电镀槽的深层应为吊架穿入锂电池电解液的尺寸,加上槽底以上150mm ,吊架上端的产品应在锂电池电解液面以下100mm。此时,如果电镀挂架的总长度为600毫米,则电镀槽的高度至少应为1000毫米。这是一个基本镀槽 ,厚度约150mm ,长度500 mm× 600 mm,可挂两次,锂电池体积约1000L 。很多中小型纳税人镀锌厂都有这种类型的双槽。

除了常见的1000L电除尘器外 ,还有2000L、2500L、3000L等几类规格。还有一些区域和电镀种类需要使用更高的静电除尘器,比如10000L甚至10000L 。

②电气等级几何形状的危害。

这是指负极的三维几何形状和阳极氧化的危害,而不涉及阳极氧化的内容和物理化学。

首先要保证阳极氧化的面积是负极的1.5 ~ 2倍 。这主要是因为在电渡运行过程中 ,阳极氧化的熔化电流强度与阴极的电镀过程不同,阳极氧化的电流强度大多是阴极的1/2左右,即在静电除尘器上施加交流电时 ,阳极氧化的面积只有阴极的2倍,这样才能保证阳极氧化。

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