電流分布與分散能力的區別
如果已知電量和電流效率,根據法拉第定律,可以算出金屬的沉積量。如陰極的表面積已知,就可得鍍層的平均厚度。然而,對于實際電鍍產品,工件上電流分布不是均勻的,因而鍍層實際厚度往往不等于平均厚度,而且各處不同。
工件上的電流分布與工件各部分的電鍍阻力有關。當電流通過電鍍槽時,將遇到三部分的阻力。
① 金屬電極和導線的歐姆電阻,Rd(通常忽略不計)。
② 電解液的歐姆電阻,Rr
③ 電流通過電極和溶液兩相界面時,電化學反應過程或離子放電過程的電化學極化和濃差極化造成的阻力,統稱為極化電阻,Rj
若只討論溶液的歐姆電阻Rr對陰極電流分布的影響, 該情況下的電流分布稱之為一次電流分布。此時鍍件上的電流分布取決于鍍件各部位與陽極的距離,這種情況下,電流分布是最不均勻的,也就是說金屬鍍層的厚度分布也最不均勻。
事實上,在電鍍過程中,陰極極化是一定存在的,極化電阻民Rj必然要影響電流在陰極的分布,由Rr和Rj共同決定的電流分布稱為二次電流分布或稱電流的實際分布。
電鍍溶液的分散能力也稱為均鍍能力,它是指電鍍溶液所具有的使鍍層厚度均勻分布的能力。電鍍溶液的分散能力愈好,在鍍件不同部位上所沉積出的鍍層厚度就愈均勻;反之,則鍍層厚度相差愈大。
電鍍溶液的分散能力是用二次電流分布與一次電流分布的相對偏差來表示。
在電鍍反應中金屬分布受到許多因素的影響,四個主要因素如下。
① 決定一次電流分布的因素。
② 影響一次電流分布的因素,涉及電鍍槽液和電鍍條件,如槽液組成。溫度、雜質、pH,電流密度等。
③ 不是從本質上控制一次電流分布,但對其有影響的因素,如工件的形狀和尺寸、電解池的結構、電極之間的距離等。
④ 鍍槽的電流密度和電流效率之間的關系。
在這些因素中,②和③影響初始電流分布,引起二次電流分布。實際上,金屬電沉積是根據二次電流分布進行的。決定二次電流分布的電化學特性是陰極上的極化和鍍槽的導電性。分散能力實質上是表征鍍層在陰極表面上分布的均勻性和完整性,是決定鍍層質量的一個重要因素,它也影響著鍍層的裝飾、防腐性能。因此,電鍍液的分散能力是指在特定條件下,一定溶液使陰極上獲得的鍍層分布更為均勻的能力。
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