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大面积电铸层厚度均匀性的控制策略

已有 2702 次阅读 2014-12-16 16:12 |个人分类:学术讨论|系统分类:科研笔记| 电铸, 大面积, 筛网, 电铸机床, 镍电铸

    电铸是一种基于电化学原理、以原子量级单位进行材料堆积的精密成形技术。它尤擅长于极微细节的精确复制。目前,该技术重点用于金属微细结构与零件、薄壁零件、型材等的成形与制备。

    电铸成形在电极过程中实现的。电铸件质量与成形精度是由电解液组分、添加剂、温度、搅拌状况等工艺参数因素、极间流场与电流密度分布特性等协同决定的。为此,槽液组分、工艺参数的合理配置及其稳定控制是关键。此外,电铸工艺实施载体——电铸设备的科学设计也极其重要。这是因为极间流场与电场均匀分布的实现依存于电铸设备所采用的电解液致动方式及阴阳极的布局形式。

    大面积电铸件的高品质实现有相当难度。主要是因为,常规的工艺措施极难在阴极面上获得均匀的流场与电场分布,致使电铸件的厚度分布极不理想,厚度差一般超过20%,严重影响其使用性能或增加了后续处理成本。如何获得高厚度分布均匀性的大面积电铸层是这一领域的棘手难题之一。

     综合或选择性采用如下措施可以为上述难题的破解带来很大希望,如图所示。

                                     

     1. 阴极周向等距振动。阴极振动是使阴极面邻近区域的电解液获得高效对流运动的常用措施之一。但目前大多数的阴极振动方向或水平或垂直,方向单一,不具有周向等距特性,且执行机构复杂。

     2. 辅助随动式阴极电场屏蔽板。在阴、阳极间增设阴极电场屏蔽板以期减小阴极四周区域过多的电流,进而实现电场再分布,是减缓阴极面电场分布不均性的常用方法之一。但屏蔽板大小、放在方式、与阴极间的距离、开孔形状与大小等因素需综合协同考虑。特别地,屏蔽板与阴极间的运动关系也十分重要。这一点常常被忽视。

     3. 辅助阴极。如2所述,增设辅助阴极也是为均化电流密度分布。但辅助阴极与主阴极间的几何关系与电位关系需科学确定。

     

   



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