技术知识

电沉积波纹管

电沉积波纹管的成形原理

金属电沉积是金属离子(或金属络离子)在阴极上还原成金属的电化学过程。电沉积镍波纹管的过程是将芯模作为阴极,将金属镍作为阳极,通以直流电,从而将镍沉积到芯模上而形成的。

该电化学过程包括下述的几个连续的界面反应步骤:

液相传质步骤
金属镍离子从溶液本体传递到电极/溶液界面。
前置转化步骤
在放电之前,金属简单水化离子的配位体发生重排。
放电步骤
金属镍离子在电极上得到电子,还原成金属原子。
结晶步骤
金属原子在电极上结晶,此结晶过程是在电场作用下进行的,称为电结晶。

在形成金属晶体时又可分为两个过程,结晶晶核的生成过程和成长过程,这两个过程是同时进行的,它们的形成速度决定了金属晶粒的粗细程度。如果晶核的生成速度较快,晶核生成后的成长速度较慢.则生成的晶核较多,晶粒就较细,就能获得结晶细致、排列紧密的沉积层。反之晶粒较粗,沉积层粗糙、致密性差。

电沉积波纹管的壁厚及其均匀性

在同一电解液中进行电沉积,其电化学当量和沉积层密度都是常数。在一定的电沉积时间内,波纹管的壁厚就取决于所使用的电流密度和电流效率,而电流效率是随电流密度而变化的。因此,决定波纹管壁厚的主要因素是电流密度。阴极芯模上各点电流密度分布的均匀性就决定了波纹管壁厚的均匀性。

影响阴极电流在芯模表面分布状况的因索,归纳起来有以下几个方面:

几何因素
主要包括芯模的形状和结构,镍阳极和电解池的形状和结构,及其相互位置等。
电化学因素
主要包括电解液的电导率和阴极极化能力等。
其它因素
主要包括电解液的电导率和阴极化能力等。

波纹管壁厚的均匀性不仅取决于实际的电流分布,还受到金属在远近阴极上析出时电流效率的影响。如果电流效率不随电流密度而变化,即波峰和波谷处的电流效率相同,则壁厚均匀性与实际电流分布一致。如果电流效率随电流密度的升高而降低,则波峰处的电流效率低于波谷处的电流效率。此时,电流效率的影响有利于提高波纹管壁厚的均匀性。如果电流效率随电流密度的升高而增大,则波峰处的电流效率高于波谷处的电流效率,此时电流效率的影响将使波纹管壁厚更不均匀。

电解液的特性对波纹管壁厚均匀性的影响

电解液的特性一般用分散能力、深镀能力来表示。分散能力是指电解液所具有的能使沉积层厚度在阴极表面均匀分布的能力;深镀能力是指电解液所具有的使阴极上深凹处沉积上金属的能力。由于电沉积波纹管表面形状复杂,一般都要求电解液的分散能力和深镀能力好,以便使波纹管的壁厚更均匀。

1.分散能力的测量

电解液的分散能力一般可以通过远近阴极法、弯曲阴极法和赫尔槽试验法来测量。

2.深镀能力的测量

测量电解液的深镀能力有多种方法,通常采用内孔法和凹穴法测量电沉积镍电解液的深镀能力。

真空波纹管