Elektrolitik nikel plakaların eşit olmayan kalınlığının nedenlerinin analizi

Düzensiz kalınlığın en temel nedeni elektrik alanının eşit olmayan dağılımıdır. Elektrokaplama sırasında, yüzeyin herhangi bir noktasındaki gerçek kalınlık öncelikle o noktadaki akım yoğunluğu tarafından belirlenirken, akım dağılımı öncelikle parçanın şekli, anoda göre konumu ve parçanın kaplama rafına yerleştirilme şekli gibi geometrik faktörler tarafından belirlenir. Anot ile katot arasındaki mesafe daha kısa olduğundan ve akım akışına karşı direnç daha küçük olduğundan, çıkıntılarda ve anoda en yakın alanda akım yoğunluğu daha yüksektir; aksine, bloke olan veya anottan uzağa bakan girintiler ve alanlar artan dirence ve daha küçük akıma sahiptir. Akım yoğunluğundaki bu değişiklikler zorunlu olarak çıkıntılarda daha kalın kaplamanın oluşmasıyla sonuçlanır.

En tipik olgu şüphesiz "kenar etkisi"dir. Katot plakasının kenar bölgesinde elektrik güç hatlarının yoğunlaşması nedeniyle, akım alanının merkezi ile kenarı arasında akım direncinde önemli bir fark vardır. Özellikle kenardaki kalınlık merkeze göre daha kalındır. Kaplama alanı arttıkça kenar etkisi daha ciddi hale gelir. Gerçek üretimde kenar kalınlığının merkez kalınlığına oranı genellikle 2,5 ila 4 katına ulaşır ve biriktirme alanı doğal olarak içbükey bir kesit oluşturur. Nikel kalınlığının aralığı aştığı parçalar da sıklıkla plakanın kenarlarında yoğunlaşır.

Geometrik faktörlerin belirlediği "birincil akım dağılımına" ek olarak elektrokimyasal faktörlerin de kalınlık düzgünlüğü üzerinde önemli bir etkisi vardır. Katot akım yoğunluğu, elektrolit iletkenliği, katot-anot aralığı, anot plakası alanı ve elektrolitik hücre boyutu gibi işlem parametrelerinin tümü, elektro birikim kalınlığı dağılımının tekdüzeliğini etkileyecektir. Bunların arasında en yüksek akım yoğunluğunun kalınlık tekdüzeliği üzerinde özellikle önemli bir etkisi vardır. Tepe akım yoğunluğu arttıkça, tekdüzelik önemli ölçüde azalacaktır.

Elektrolit formülü ve katkı maddelerinin seçimi, biriktirme davranışını doğrudan belirleyen temel değişkenlerdir. Farklı üreticilerin farklı akım parametreleri, elektrolit formülleri, sıcaklıkları ve katkı maddeleri nedeniyle, elektrolitik nikel plakaların iç kalitesinde büyük farklılıklar vardır. Elektrolite uygun katkı maddelerinin eklenmesi, eşit olmayan kaplama birikmesi sorununu çözmek için etkili bir stratejidir. Bununla birlikte, parlatıcılar ve ıslatıcı maddeler gibi çeşitli katkı maddelerinin elektrolit içindeki konsantrasyon dağılımı eşit değilse, yerel polarizasyon davranışını doğrudan değiştirecek, birikimdeki aşırı potansiyel farkını genişletecek ve ardından bir kalınlık sapması oluşturacaktır. Nikel kaplama çözümlerinin fırlatma kabiliyeti genellikle pozitif aralığın alt ucundadır. Akım yoğunluğunun düşürülmesi, çözeltinin iletkenliğinin arttırılması, katot ve anotlar arasındaki mesafenin arttırılması, pH değerinin ve sıcaklığın uygun şekilde arttırılması, atma kabiliyetini bir dereceye kadar geliştirebilmektedir.

Elektrolitin dolaşımı ve akış alanı dağılımı göz ardı edilemez. Elektrolitin dolaşımdaki akışı, elektrolitik tanktaki nikel iyonlarının dağılımını daha düzgün hale getirebilir ve böylece bitmiş elektrolitik nikelin kalitesini artırabilir. Düzensiz akış hızları, sıcaklık alanı farklılıkları veya konsantrasyon dalgalanmaları, nikel iyonu kütle aktarım hızının farklı konumlarda sapmasına neden olarak kalınlık eşitsizliğini daha da kötüleştirebilir.

Elektrolitik nikel, elektrodepozisyon büyümesi için substrat olarak başlangıç ​​elektrot parçasını kullanır. Başlangıç ​​elektrot parçasının kalitesi doğrudan sonraki biriktirmenin tekdüzeliğini belirler. Başlangıç ​​plakasını hazırlamak için bir tohum plakası elektrolizörü kullanıldığında, aynı elektrolitik hücredeki her bir tohum plakası paralel olarak bağlanır ve akım, her bir tohum plakası üzerinde büyük bir farkla serbestçe dağıtılır, bu da başlangıç ​​plakasının eşit olmayan kalınlığına neden olur. Başlangıç ​​plakasının yüzey işleme süreci uygun değilse veya yüzeyde bir yağ lekesi veya oksit tabakası varsa, çekirdeklenme bariyeri tutarsız olacak, yerel nikel iyonu azaltma oranı farklı olacak ve son olarak tüm levhanın kalınlığı eşit olmayacaktır.

Sürecin devam eden istikrarı da göz ardı edilemez. Elektroliz işlemindeki kesintiler veya akım dalgalanmaları, plaka içinde kolayca farklı boyutlarda yığınların (veya katmanlara ayrılmaların) oluşmasına neden olabilir ve katmanlara ayrılmaların çoğu, nikel elektrodepozisyonunun başladığı orijinal başlangıç ​​elektrot parçasının kalınlığına yakın bir yerde meydana gelir. Katotta nikel biriktiğinde hidrojen kolayca açığa çıkar ve elektrolitik nikel plakanın içinde mikro gözenekler oluşur. Bu iç kusurların çıplak gözle tespit edilmesi zordur, ancak ciddi olduklarında ürünün tutarlılığı ve sonraki işlemler üzerinde olumsuz etkileri olabilir.

4. Endüstri iyileştirme yönü

Yukarıdaki sorunlara yanıt olarak endüstri bir dizi etkili iyileştirme önlemi geliştirmiştir. Elektrik alan kontrolü açısından, piktografik anot yöntemi, anot saptırma plakalarının eklenmesi ve elektrolite dağıtıcıların eklenmesi gibi yöntemler, akım dağılımının tekdüzeliğini etkili bir şekilde geliştirebilir. Yardımcı katot, aşırı yük oluşumunu önleyerek daha düzgün bir nikel birikintisi kalınlığına olanak sağlar-. Güç hatlarının dağılımını değiştirerek ve katot plakasının kenarındaki güç hatlarını bloke ederek veya zayıflatarak, "dudaksız" hazırlama işlemi aynı zamanda elektrolitik nikel kalın plakaların kalınlık tekdüzeliğini de etkili bir şekilde kontrol edebilir.

Proses optimizasyonu açısından, akım yoğunluğunun hassas bir şekilde kontrol edilmesi, katkı oranının ve saflaştırma koşullarının optimize edilmesi ve katot ve anot alanlarını dengelemek için aynı anda üretim yapmak üzere birden fazla katot plakasının kullanılması, kenar etkilerini etkili bir şekilde hafifletebilir ve kalınlık tekdüzeliğini önemli ölçüde artırabilir. Ayrıca, delaminasyon kusurlarını çözmek için ultrasonik kusur tespit teknolojisinin kullanılması ve ardından gelen ısıl işlem de istikrarlı ürün kalitesinin sağlanması için önemli bir araçtır.

Çözüm

Elektrolitik nikel plakanın eşit olmayan kalınlığı tek bir faktörden kaynaklanmaz; elektrik alanı dağılımı, elektrolit kimyası, akış alanı dinamiği ve operasyon yönetimi gibi birden fazla faktörün iç içe geçmesinin sonucudur. Bu mekanizmaların derinlemesine anlaşılması, elektrolitik nikel ürünlerinin kalitesinin sistematik olarak iyileştirilmesinin anahtarıdır ve aynı zamanda elektrolitik nikel ürünlerinin yüksek kalite ve yüksek katma değere yükseltilmesi için sağlam bir temel oluşturacaktır.