1、電鍍液的分散能力及覆蓋能力,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,2,電解液分散能力的基本概念 分散能力（或稱均鍍能力）: 就是電解液能使零件表面鍍層的厚度均勻分布的能力。 若鍍層在陰極表面分布的比較均勻，就認(rèn)為這種電解液具有良好的分散能力；在各種電解液中，氰化物電解液的分散能力比較好，普通酸性鍍銅和鍍鋅等簡單鹽電解液的分散能力較差，鍍絡(luò)電解液的分散能力更差。 覆蓋能力（或稱深鍍能力）：在一定的電解條件下，電解液能使鍍層沉積金屬覆蓋整個表面的能力。 由于電流密度的不均勻，在較低電流密度區(qū)極化小，達不到金屬的析出電位，零件的深凹處沒有金屬鍍層覆蓋。,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,

2、3,2.6 電流與金屬在陰極上的分布 為了提出電解液分散能力的數(shù)學(xué)表達式，首先討論電流在陰極表面分布的問題。當(dāng)支流電通過電解槽時，可能會遇到三部分的阻力： 1 金屬電極的歐姆電阻：R電極 2 電解液的歐姆電阻： R電液 3 發(fā)生在固體電極與電解液（金屬/溶液）兩相界面上的阻力（阻抗）R極化 這種阻力是由于電化學(xué)或放電離子擴散過程緩慢引起的，就是由于電化學(xué)極化和濃差極化造成的?？傻刃У姆Q為極化電阻。,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,4,圖27,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,5,根據(jù)歐姆定律： 近陰極的電流 I1 = （3-1） 遠陰極的電流 I2 = （3-2） (3-3)

3、,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,6,2.6.1 初次電流分布 假設(shè)陰極極化不存在時的電流分布為初次電流分布， 此時R極化 0 初次分布時： 因電解液的電阻R=L/S，由于遠近陰極的面積S相同，同樣電解液的電阻率也相同， 因此 : （K=常數(shù)）（3-4） 可見，當(dāng)陰極極化不存在時，近陰極和遠陰極上的電流密度與它們和陽極的距離成反比。這種電流分布最不均勻。,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,7,2.6.2 二次電流分布 在陰極極化存在時的電流分布稱為二次電流分布。實際電流分布的表達式如下（3-3）。在實際電鍍生產(chǎn)中，陰極極化總是存在的。當(dāng)陰極極化存在時，由于近陰極電流密度大，從

4、一般電化學(xué)規(guī)律看，近陰極的極化應(yīng)該大于遠陰極， 既R極化1R極化2 因此I1/I2 更接近于1。 說明在有陰極極化時的電流分布更均勻。,33,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,8,當(dāng)直流電通過電解槽時，近陰極和遠陰極與陽極的兩個并聯(lián)電路上的電壓相同，既：V1=V2=V I1R1-k1=I2R2-k2 式中：I1和I2 近陰極和遠陰極的電流 R1和R2 近陰極和遠陰極與陽極間電解液的電阻 k1和k2 近陰極和遠陰極的電極電位。 I1R1 =k1-k2 + I2R2 （3-5）,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,9,把此式和R=L/S代入（3-5）得 因I/S=D 所以： 設(shè)L2=

5、L1+L 經(jīng)整理得： （3-6）,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,10,因為電阻率的倒數(shù)就是電導(dǎo)率,所以,教材中23,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,11,式中： 就式陰極的實際電流分布； 電解液電導(dǎo)率 L 遠近陰極與陽極距離之差； 為極化率（度） 即陰極極化曲線的斜率 （電位隨電流密度的變化率）,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,12,2.6.3 金屬在陰極上的分布 如果電流效率在遠陰極上和近陰極上相同，也可以用鍍層的金屬重量比代替電流比。,如果電流效率在遠陰極上和近陰極上不同，則還要考慮電流效率,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,13,影響金屬在陰極上

6、分布的因素還有 1 電流效率,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,14,影響金屬在陰極上 分布的因素還有 2 電力線分布 我們把在電場作用下離子運動的軌跡形象地稱為電力線,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,15,電解槽,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,16,解決遠近陰極影響的方法 1 形象陽極 2 輔助陰極,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,17,2.6.4 電解液的分散能力和覆蓋能力 分散能力： 指金屬的宏觀分布 通常用實際電流分布與初次電流分布的相對偏差表示：,（25）,式中 T 電解液分散能力（100+100%） M 金屬分布（M1/M2） K 初次電流分

7、布,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,18,分散能力的其他表達式,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,19,分散能力的測定 1 彎曲陰極法,X面鍍層的厚度 D=0.51A/dm2 電鍍20min,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,20,2 遠近陰極法 K5或2 電鍍30min,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,21,霍爾槽 利用電流密度在遠近陰極上分布不同的特點，赫爾（Hull）1935年設(shè)計了一種平面陰極和平面陽極構(gòu)成一定斜度的小型電鍍實驗槽，叫做赫爾槽。由于赫爾槽結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，目前國內(nèi)外 廣泛的應(yīng)用于電鍍實驗和工廠生產(chǎn)的質(zhì)量管理，已成為電鍍工作者不可缺少

8、的實驗工具。,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,22,霍爾槽結(jié)構(gòu)尺寸,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,23,2 霍爾槽法 D=0.53A/dm2 電鍍1015min,一般為5,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,24,覆蓋能力：又稱深鍍能力 指金屬能否覆蓋全部受鍍表面 通常影響覆蓋能力的因素： 析出電位：電位越正，有利于提高覆蓋能力 基體材料特性：依材料不同各異，通常金屬析出過電位與氫析出過電位相反 基體材料表面狀態(tài)：光滑、潔凈有利于覆蓋 粗糙、油污不利于覆蓋,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,25,覆蓋能力的測定： 1 直角陰極 法,25,08 2005 FH

9、,電鍍工藝學(xué)0337,26,2 內(nèi)孔法,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,27,3 凹穴法,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,28,2.6.5 電解液的整平能力 電解液的整平能力： 整平作用是指鍍液能使鍍層表面更加平滑的能力。 在微觀粗糙的金屬表面上電流和金屬分布與鍍液的整平能力有關(guān)。 微觀粗糙表面通常是指波谷深度小于0.5mm，而波峰間距離又很小的粗糙表面。 這種表面有兩個基本特點：一是在微觀輪廓面上峰谷差異較小，電力線分布可以認(rèn)為是均勻的，所以，波峰處的電勢與波谷處的電勢近似相等；二是擴散層厚度大于波谷深度，造成波峰和波谷處的擴散層厚度不同。,08 2005 FH,電鍍工藝

10、學(xué)0337,29,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,30,整平劑特點： 1 能強烈阻化陰極過程，提高極化50120mV （光亮劑只能提高1030mV） 2 能夾雜在鍍層中或在陰極上還原而被消耗 3 整平劑在峰處的吸附量大于谷處的吸附量,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,31,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,32,有效擴散層的有效厚度 D =反應(yīng)粒子的擴散系數(shù) 動力粘度（粘度/密度） 旋轉(zhuǎn)角速度,可以通過改變旋轉(zhuǎn)圓盤電極的轉(zhuǎn)速來模擬微觀表面的峰與谷 高速表示峰（小）低速表示谷（大）,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,33,08 2005 FH,電鍍工藝學(xué)0337,34,思考題 03,1 什么是電解液的分散能力？ 2 什么是電解液的覆蓋能力？ 3 什么是整平能力？有哪幾種類型？ 4 什么是初次電流分布？ 5 什么是二次電流分布？ 6 影響分散能力的因素又哪些？ 7 影響覆蓋能力的因素有哪些？ 8 整平劑的特征是什么？ 9 擴散層厚度大表示微觀的峰還是谷？ 10 提高旋轉(zhuǎn)圓盤電極轉(zhuǎn)速，電流密度減小，整平劑為哪種類型？,0