本文應用計算和生產效果驗證相結合的方法,研究了幾何因素中的輔助陽極、絕緣隔板和電化學因素中的電鑄主槽回液管出口流速對電鑄鎳版均勻性的影響。通過計算分析陽極板尺寸、陽極板間距、陽極板數(shù)量對電鑄鎳版均勻性的影響,分別提出了相應的改進方案:針對輔助陽極提出將原本一塊整體的電鑄鎳版陽極板分解成5個獨立的小陽極板,小陽極板尺寸為100X 1100mm,板間距為100mm。此項改進方案使鎳版厚度均方差從447μm降到409μm,降低了 8.5%,鎳版厚度極差從1419μm降到了 1323μm,陽極總重量下降了 54.2%。針對絕緣隔板提出將絕緣隔板中心開方孔四周開7列不同尺寸輔助圓孔。此項改進方案使鎳版厚度均方差從409μm降到27μm,降低了 93.4%,鎳版厚度極差從1323μm降到108μm。針對主槽回液管出口流速提出將回液管出口孔徑設為從16mm到6mm差值為1的等差遞減數(shù)列,孔間距設為從2mm到20mm差值為2的等差遞增數(shù)列。此項改進方案使鎳版厚度均方差從27μm降到16μm,降低了 40.7%,鎳版厚度極差從108μm降到74μm。本項目通過對添加輔助陽極、陰極與陽極間添加絕緣隔板、調... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１電鑄原理示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??

?北京化工大學碩士學位論文???陰極表面區(qū)域??／?丁生長??陰／?ｙ?鑄??極７棚個電子?液??／」＾?Ｉ轉移??／?？???姚?—移??圖２－２電鑄陰極鎳沉積過程示意圖??Ｆｉｇ．?２－２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?Ｃａｔｈｏｄｅ?Ｎｉｃｋｅｌ?Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｐｒｏｃｅｓｓ??在電鑄鎳陰極沉積過程中，電源電壓、電極電位、陰極表面雙電層、陰極電流密??度、鎳晶體形成動力學、電鑄液層傳質動力學、電鑄液成分、電鑄液溫度等因素都會??影響陰極鎳沉積過程。??２．１．２電鑄鎳基本定律??電解定律原名為法拉第定律。法拉第定律是由第一定律和第二定律所組成［３９］。??（１）法拉第第一定律。當電流流過電鑄液時，電沉淀在陰極（芯模）上的金屬??的質量ｗ與流過電鑄液的總電量ｑ成比例。??ｍ?＝?ｋＱ?＝?ｋｉｔ?＝?ｋＪＳｔ???（２－１）??式中：??ｍ?一電極上析出的物質質量（ｇ）；??Ｑ?一通過電解液的電荷量（Ｃ）；??ｋ?一元素的質量電化學當量（ｇ／Ｃ）；??Ｉ?一通過電解槽的電流強度（Ａ）；??ｔ?—通電時間（ｓ）；??Ｊ?一電流密度（Ａ／ｍ２）；??Ｓ?—截面面積（ｍ２）。??（２）法拉第第二定律。當電流流過電鑄液時，任何物質在陰極上沉淀ｌｍｏｌ當量??所需的電量都是相同的，這不是由物質自身特性所決定的。因此，在電極芯模處沉淀??ｌｍｏｌ當量材料所需的電子量稱為法拉第常數(shù)，用Ｆ表示。??Ｆ?ｗ?９６４８５（?Ａｓ／?ｍｏｌ，?Ｃ?／?ｍｏｌ）?？?１６０８．３（?Ａ?？?ｍｉｎ／?ｍｏｌ）??可見：??電鑄過程中，在陰極上析出任何物質的質量與通過

?第二章電鑄鎳版生產設備及生產工藝???式中：??￡?一被測電極的平衡電極電位（Ｖ）；??一氣體狀態(tài)常量（Ｊ／?（Ｋ－ｍｏｌ））；??ｒ?一絕對溫度（Ｋ）；??Ｆ?—法拉第常數(shù)（Ｃ／ｍｏｌ）；??—鎳離子在溶液中活度。??當電鑄液溫度為２９８．１５Ｋ時，７＼?／？、Ｆ均為常數(shù)，艮Ｐ：??Ｅ?？?—０．２５?＋?０．０３?Ｉｎ?ａ???（２－１５）??有電流從陰極上流過時，陰極的平衡狀態(tài)會被打破，陰極電位會發(fā)生負向偏移，??這種情形被稱作電極極化［４２］。??在電鑄鎳過程中，電子在陰極堆積的足夠多使得陰極電位達到鎳沉淀的電位時，??陰極會發(fā)生鎳電沉積。在電化學極化環(huán)境下，電鑄層具有結構緊湊、表面光滑的特點。??濃差極化環(huán)境中電鑄，電鑄層具有疏松多孔或海綿狀鍍層等特點。電鑄鎳板主要用于??凹版印刷，所以電鑄鎳版是在電化學極化環(huán)境下電鑄的。??２．２電鑄鎳生產設備及生產工藝??２．２．１電鑄鎳版生產設備??電鑄生產設備。電鑄生產設備是電鑄鎳版的主要加工工具，其集成了電鑄電源、??電鑄主槽、電鑄輔槽、電鑄循環(huán)過濾裝置、電鑄液溫控裝置、電鑄液循環(huán)系統(tǒng)等設備。??電鑄鎳版是在電鑄主槽中進行電鑄生產的。電鑄鎳生產設備見圖２－４。??圖２－４電鑄鎳生產設備??Ｆｉｇ．?２－４?Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ?Ｎｉｃｋｅｌ?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??１５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]屏蔽擋板對電鑄微模芯厚度均勻性的影響[J]. 馬鑫,蔣炳炎,陳中原,呂輝,Stefan Kirchberg.  電鍍與環(huán)保. 2014(05)
[2]微電鑄層均勻性的影響研究[J]. 王星星,雷衛(wèi)寧,姜博.  電鍍與環(huán)保. 2010(04)
[3]電鍍層均勻性的Ansys模擬與優(yōu)化[J]. 董久超,王磊,湯俊,劉瑞,汪紅,戴旭涵.  新技術新工藝. 2008(11)
[4]MEMS微結構電沉積層均勻性的有限元模擬[J]. 湯俊,汪紅,劉瑞,毛勝平,李雪萍,王志民,丁桂甫.  微細加工技術. 2008(05)
[5]掩模電鍍鎳微結構的鍍層均勻性研究[J]. 李加東,吳一輝,張平,宣明,劉永順,王淑榮.  光學精密工程. 2008(03)
[6]微細電鑄電流密度的有限元分析[J]. 李國鋒,王翔,何冀軍,朱學林,黃文浩.  微細加工技術. 2007(06)
[7]微電鑄器件鑄層均勻性的研究[J]. 杜立群,劉海軍,秦江,朱神渺.  光學精密工程. 2007(01)
[8]微電鑄技術及其工藝優(yōu)化進展研究[J]. 李冠男,黃成軍,羅磊,郭旻,于中堯,于軍.  微細加工技術. 2006(06)
[9]我國電鑄技術的研究進展[J]. 胡美些,王寧.  電鍍與涂飾. 2006(11)
[10]無背板生長工藝微電鑄均勻性的實驗研究[J]. 劉海軍,杜立群,秦江,朱神渺.  傳感技術學報. 2006(05)

碩士論文
[1]微透鏡陣列模芯的電鑄厚度均勻性研究[D]. 馬鑫.中南大學 2013
[2]微電鑄的工藝技術研究[D]. 聶時振.中國科學技術大學 2009
[3]有限元仿真分析中載荷施加技術及其在低壓斷路器開發(fā)中的應用[D]. 林小夏.浙江大學 2007



本文編號：3304651