Analiza uzroka nejednake debljine elektrolitičkih ploča od nikla

Najosnovniji uzrok nejednake debljine leži u neravnomjernoj raspodjeli električnog polja. Tijekom elektrotaloženja, stvarna debljina na bilo kojoj točki na površini prvenstveno je određena gustoćom struje u toj točki, dok je raspodjela struje prvenstveno određena geometrijskim čimbenicima kao što su oblik dijela, njegov položaj u odnosu na anodu i način na koji je dio postavljen na stalak za oplatu. Gustoća struje veća je na izbočinama i području najbližem anodi jer je udaljenost između anode i katode kraća i otpor proticanju struje manji; naprotiv, udubljenja i područja koja su blokirana ili okrenuta od anode imaju povećan otpor i manju struju. Ove promjene u gustoći struje nužno rezultiraju stvaranjem debljeg sloja na izbočinama.

Najtipičniji fenomen je nedvojbeno "učinak ruba". Zbog koncentracije električnih vodova u rubnom području katodne ploče, postoji značajna razlika u strujnom otporu između središta i ruba strujnog polja. Konkretno, debljina na rubu je deblja nego u sredini. Kako se površina nanošenja povećava, učinak ruba postaje ozbiljniji. U stvarnoj proizvodnji, omjer debljine ruba i središnje debljine obično doseže 2,5 do 4 puta, a područje taloženja prirodno tvori konkavni poprečni-presjek. Dijelovi kod kojih debljina nikla prelazi raspon također su često koncentrirani na rubovima ploče.

Osim "primarne raspodjele struje" određene geometrijskim čimbenicima, elektrokemijski čimbenici također imaju važan utjecaj na jednolikost debljine. Procesni parametri kao što su gustoća katodne struje, vodljivost elektrolita, katod-razmak anoda, površina anodne ploče i veličina elektrolitičke ćelije utjecat će na jednolikost distribucije debljine elektrotaloženog taloga. Među njima, vršna gustoća struje ima posebno značajan utjecaj na jednolikost debljine. Kako se vršna gustoća struje povećava, ujednačenost će se značajno smanjiti.

Formula elektrolita i izbor aditiva ključne su varijable koje izravno određuju ponašanje taloženja. Zbog različitih strujnih parametara, formula elektrolita, temperatura i aditiva različitih proizvođača, postoje velike razlike u unutarnjoj kvaliteti elektrolitskih ploča od nikla. Dodavanje odgovarajućih aditiva elektrolitu učinkovita je strategija za rješavanje problema neravnomjernog taloženja premaza. Međutim, ako je distribucija koncentracije raznih aditiva kao što su izbjeljivači i sredstva za vlaženje u elektrolitu neravnomjerna, to će izravno promijeniti ponašanje lokalne polarizacije, povećati razliku u prenaponu taloženja, a zatim stvoriti odstupanje debljine. Sposobnost bacanja otopina za poniklavanje općenito je na donjem kraju pozitivnog raspona. Smanjenje gustoće struje, povećanje vodljivosti otopine, povećanje udaljenosti između katoda i anoda, te odgovarajuće povećanje pH vrijednosti i temperature mogu poboljšati sposobnost bacanja u određenoj mjeri.

Kruženje i distribucija polja protoka elektrolita ne mogu se zanemariti. Cirkulirajući tok elektrolita može učiniti distribuciju iona nikla u elektrolitičkom spremniku ravnomjernijom, čime se poboljšava kvaliteta gotovog elektrolitičkog nikla. Nejednake brzine protoka, razlike u temperaturnom polju ili fluktuacije koncentracije mogu uzrokovati odstupanje brzine prijenosa mase iona nikla na različitim mjestima, dodatno pogoršavajući nejednakost debljine.

Elektrolitički nikal koristi početni komad elektrode kao supstrat za rast elektrotaloženja. Kvaliteta početnog dijela elektrode izravno određuje ujednačenost naknadnog taloženja. Kada se za pripremu početne ploče koristi elektrolizer za sjemensku ploču, svaka je sjemenska ploča u istoj elektrolitičkoj ćeliji spojena paralelno, a struja se slobodno raspoređuje na svaku sjemensku ploču s velikom razlikom, što rezultira nejednakom debljinom početne ploče. Ako je postupak površinske obrade početne ploče neispravan ili ako na površini postoji mrlja od ulja ili oksidni sloj, nukleacijska barijera bit će nedosljedna, lokalna stopa redukcije iona nikla bit će drugačija i konačno, debljina će biti nejednaka na cijeloj ploči.

Ne može se zanemariti ni stalna stabilnost procesa. Prekidi u procesu elektrolize ili fluktuacije struje mogu lako uzrokovati pojavu naslaga (ili naslaga) različitih veličina unutar ploče, a većina raslojavanja događa se blizu debljine izvornog početnog dijela elektrode gdje počinje elektrotaloženje nikla. Kada se nikal taloži na katodi, lako se razvija vodik, a mikropore se stvaraju unutar elektrolitičke ploče nikla. Ove unutarnje nedostatke teško je otkriti golim okom, ali kada su ozbiljni, mogu imati negativan utjecaj na konzistenciju proizvoda i kasniju obradu.

4. Smjer poboljšanja industrije

Kao odgovor na gore navedene probleme, industrija je razvila brojne učinkovite mjere poboljšanja. U smislu kontrole električnog polja, metode kao što su metoda piktografske anode, dodavanje anodnih pregrada i dodavanje disperzanata u elektrolit mogu učinkovito poboljšati jednolikost distribucije struje. Pomoćna katoda omogućuje ravnomjerniju debljinu naslaga nikla sprječavajući nakupljanje prekomjernog naboja. Promjenom distribucije energetskih vodova i blokiranjem ili slabljenjem energetskih vodova na rubu katodne ploče, proces pripreme "bez usana" također može učinkovito kontrolirati ujednačenost debljine elektrolitičkih ploča od nikla.

U smislu optimizacije procesa, fino kontroliranje gustoće struje, optimiziranje omjera aditiva i uvjeta pročišćavanja, te korištenje višestrukih katodnih ploča za simultanu proizvodnju radi uravnoteženja područja katode i anode može učinkovito ublažiti rubne efekte i značajno poboljšati ujednačenost debljine. Osim toga, upotreba ultrazvučne tehnologije za otkrivanje nedostataka za razvrstavanje grešaka u raslojavanju i kasnija toplinska obrada također je važno sredstvo za osiguranje stabilne kvalitete proizvoda.

Zaključak

Neravnomjerna debljina elektrolitičke ploče od nikla nije uzrokovana jednim čimbenikom, već je rezultat ispreplitanja više čimbenika kao što su distribucija električnog polja, kemija elektrolita, dinamika polja protoka i upravljanje radom. Duboko razumijevanje ovih mehanizama ključ je za sustavno poboljšanje kvalitete proizvoda od elektrolitičkog nikla, a također će postaviti čvrste temelje za nadogradnju proizvoda od elektrolitičkog nikla do visoke kvalitete i visoke dodane vrijednosti.