Рассеивающая способность электролитов

Понятие «рассеивающая способность электролита» позволяет оценить равномерность покрытия по толщине на различных участках детали. Равномерность осадка (слоя) зависит от ряда факторов:

1) геометрические факторы: форма и размер электролизёра (ванны или ёмкости, в которой проводится процесс), форма электродов, взаимное расположение электродов.

2) электрические и электрохимические факторы: поляризуемость и электропроводность электролита.

3) прочие факторы: природа металла, состояние поверхности металла и др.

Рассмотрим условия осаждения металла на деталь сложной формы.

Рис. 2.7. Схема покрытия сложной детали (деталь – это катод)

Очевидно, что ток при прохождении между анодом и катодом встречает неодинаковое сопротивление. Это приводит к неодинаковой толщине осаждённой плёнки металла. Количественно оценить это явление можно, введя понятие рассеивающей способности электролита. Сопротивление току между анодом и катодом складывается из двух составляющих:

1) сопротивление участка электролита

2) переходное сопротивление на границе электрод-раствор

При осаждении металла на деталь ступенчатой формы сопротивление электролита до ближней ступени будет R _б, а до дальней ступени - R _д. Введя обозначение можно написать формулу для рассеивающей способности электролита:

Между распределением осаждённого металла и распределением тока существует зависимость:

,

где M _б и M _д – это толщина осаждённого слоя, соответственно на ближней и дальней ступени.

h _б и h _д – выход по току.

Таким образом, уравнение для рассеивающей способности электролита позволяет оценить равномерность толщины слоя металла на различных участках детали.

Недостаток оценки: здесь не учитывается влияние плотности тока на поляризацию катода и изменения при этом рассеивающей способности электролита.

Более точное определение рассеивающей способности электролита может быть получено из условия равенства падения напряжения между любыми участками анода и катода:

φ _а + E _б – φ _б = φ _а + E _д – φ _д

φ _{а ,} φ _{б ,} φ _д – потенциалы анода и разно удаленных поверхностей металла

После ряда преобразований получаем: .

Таким образом, рассеивающая способность увеличивается с ростом поляризации катода, электропроводности раствора и с уменьшением выхода по току h.

Использование ультразвуковых колебаний позволяет интенсифицировать процесс осаждения металла, улучшить структуру покрытия, повысить прочность сцепления с основанием.

Обычно применяют колебания с частотой 20 ¸ 50 кГц, интенсивностью от 0,2 до 1 Вт / см ². Например, скорость осаждения никеля при использовании ультразвука возрастает в 10 ¸ 20 раз, а меди в 5 ¸ 60 раз, при этом плотность тока можно увеличить в 5 ¸ 30 раз.