第7章 电沉积制备泡沫金属材料ppt课件.ppt

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1、7.1简介；7.2连续单级电沉积模型；7.3连续多级电沉积模型；7.4不良导电体连续电镀阳极。第7章电沉积制备泡沫金属材料1电沉积法制备泡沫金属工艺流程海绵导电化处理电沉积金属热解、还原化学镀；涂导电胶；物理气相沉积。电镀隧道炉7.1简介2片状泡沫镍电镀片状电镀难以实现电流密度均匀控制。结果：边缘密度大，中间密度小。3泡沫镍连续单级电镀示意图4泡沫金属的表观电阻率远远大于致密金属（数百倍至数千倍），传导电流会产生较大的电势降，导致电流密度不均匀。泡沫金属电沉积过程中是多孔电极，具有屏蔽作用，在厚度方向上

2、，内部真实电流密度与表面不同。泡沫金属电沉积的特点和需要解决的问题:由于以上原因，金属电沉积的真实电流密度很难控制在工艺规范之内，电沉积金属的质量差。如何如何？5平行阳极存在的问题：电流密度上下不均匀；镀区短，速度慢。电流密度如何分布？通过建立模型，使长度方向上的表观电流密度无论在液面处还是在下端均为恒定值。泡沫金属连续电镀表观电流密度控制异型阳极：67.2泡沫金属连续单级电沉积模型目的：控制泡沫金属连续电沉积的电流密度，提高泡沫金属的质量。思路：通过调整阴阳极距离D(x)，改变溶液电阻RL(x)，弥补

3、泡沫金属电阻R(x)的影响。步骤：(1)利用欧姆定律和法拉第定律得到表观电流密度j(x)的分布公式。(2)确定满足j(x)=const的阳极形状。7建立模型的基本条件：泡沫金属连续电沉积过程中，运行速度和工艺参数处于稳态，并消除边缘效应。建立模型的基本原理：带状泡沫金属电沉积过程中表观电阻与泡沫金属单位体积所含的金属量和表观横截面积成反比，与电沉积致密金属的电阻率和长度成正比。M(x)—运行经过x截面的多孔金属单位体积所含的金属质量（kg·m-3）（1）8根据法拉第定律和匀速运行的条件：（2）x截面下方

4、t时间电沉积的金属量t时间经过x截面的泡沫金属所含的金属量Mo≈0（2）式代入（1）得（3）I(x)—流过x截面的电流(A)；υ—泡沫金属运行速度（m/h）；g—电化学当量（g/Ah）；η—电流效率；S—泡沫金属的横截面积(m2)9根据欧姆定律，在x截面沿x方向的电势降：（4）U(x)—阴极（多孔金属）x截面处，与阳极的电势差。阳极为等势体。由(3)、(4)式得：10边界条件（5）U(0)—液面处的阴阳极电势差（由外部直流电源决定)。一阶微分方程11溶液路径的电势降:阳极→溶液→多孔金属表面路径上（6）

5、D(x)—x截面处阴阳极距离。12（7）（8）由(5)、(6)式得：x=0时，13若j(x)=const，j(x)≡j(0)≡j最佳,则η(x)=η(0)，由(7)、(8)式得得到阴阳极距离的线性关系：（9）14根据法拉第定律、匀速运行的条件和j(x)=j(0)：（10）A—带状多孔金属单位面积所含的金属质量（g﹒m-2）；υ—泡沫金属运行速度（m/h）；g—电化学当量（g/Ah）；η—电流效率；l—阳极在多孔金属树上的投影长度(m)生产线的运行速度15（11）（12）阴阳极距离线性变化，阳极与多孔金属

6、满足特定夹角：由（9）、（10）式得：阳极倾斜角16泡沫金属的最高运行速度：（13）D(l)→0时D(l)→0时,x=l时17模型应用及检验1、实验材料用浸涂石墨导电胶的连续带状聚酯海绵，宽度0.65m，厚度1.6×10-3m，电阻率为0.48×10-3Ωm.2、阳极长度为L=1m，宽度为H=0.65m，电镀镍工艺：NiSO4·6H2O280g/L,NiCl2·6H2O35g/L，H3BO340g/L，pH值4.1，T=55℃.3、根据致密镍的电阻率ρ0=9.510-8Ωm，g=1.09g/Ah，η=

7、95.1%实测表观电阻率常数K=3.19104kg/m3，ρL=0.214Ωm.4、要求A=500g/m2，由以上数据计算得：tgθ=5.6610-2.5、按计算结果配置阳极，恒定电流=900A，对应泡沫镍的运行速度υ=8.0×10-4m/s.实验过程：18■实验数据，——理论计算直线模型验证：19倾斜阳极电沉积泡沫镍的整体形貌和局部形貌20平行阳极电沉积泡沫镍的整体形貌和局部形貌21纵向横向倾斜阳极平行阳极倾斜阳极平行阳极抗拉强度MPa2.001.741.401.23延伸率％8.117.911

8、4.914.8泡沫镍拉伸试验结果22结论依据：欧姆定律和法拉第定律；结果：解决了表观电流密度分布问题；结论：带状泡沫金属材料单级连续恒电流密度电沉积，阳极与带状泡沫金属需满足特定夹角:推广：金属箔、薄膜电镀。23连续单级电沉积制备泡沫金属材料，为了提高运行速度，同时保持最佳j(0)不变，角度和阳极长度都要增加。导致多孔金属单位面积消耗的电能增加。速度增加1倍：j(0)不变，电流强度增加1倍，面积增加1倍，宽度不变，阳极长度l增加1倍，倾角增