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电镀基本知识:电镀反应-法拉第定律

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电镀基本知识:电镀反应-法拉第定律

发布日期:2018-11-19 00:00 来源:http://www.ggdb2018.com 点击:


法拉第定律(dìng lǜ)
电镀过程(process)的重要定律是法拉第定律,自1833年发现该定律迄今已170余年。铅锡合金棒电镀阳极包括一固定部、一析出部及一围绕部,借由其围绕部有效增加不溶解性阳极面积,而提高阳极的负载能力,并使增加溶解性阳极面积有效作用,不致使镀液的浓度快速增加,使提供物有效析出于与工件相对之面,增加提供物的有效析出,实际增加电镀产能,且不会使提供物被卡住以利于补充提供物,因而整体改善使用效果。电镀阳极电镀用不溶性阳极是在钛基体
  (网状、板状、带状、管状等)上涂覆具有高电化学催化性能的贵金属氧化物涂层,涂层中含有高稳定性的阀金属氧化物。镀铬阳极棒电镀阳极可以完全取代钛镀铂阳极,使用寿命甚至更长,其价格不到钛镀铂的1/2,该电极是由钛基体上烧结多层特种混合贵金属氧化物组成,抗高电流密度冲击,耐强酸腐蚀,在5000A/平米的电流密度下可以稳定长久运行,WLW-DD型阳极可以做成多种形状,完全满足用户的要求。
如上所述,如果电解硫酸(化学式:H2SO4)(Acerbity)铜(化学式Cu)溶液,则在阴极(cathode )发生铜的沉积(sedimentation),且沉积的量由电解通过的电量的来决定。
当一种金属发生像这样的电解反应(reaction)沉积或溶解(solubility)时,电解涉及(to involve)的反应物或产物的量与通过的电量成正比。法拉第定律定量地描述了这种关系:

  ①电解时金属沉积或溶解的量与通过的电量成正比。

  ②通过相同电量所析出的不同金属的质量(Mass),与其电化学(Chemistry)摩尔质量成正比。lmol质子的电荷(electric charge)称为法拉第常数,用F表示。
F=NAe=6.023X1023/molXl.60218922X10-19C=96500C/mol
式中,NA为阿佛伽德罗常数;e为质子电荷;C为电量单位库仑。
在我们电镀行业中,习惯用"安培(ampere)小时(A·h)"表示电量,1F=26.8A·h。
法拉第电解定律可用公式(1-1)来表示。
M=ItM/96500z   (1-1)
式中,M和z分别为被镀金属的摩尔质量和金属离子(metal ion)(ion)的价数;m为通过电流(Electron flow)I(A)经时间t(s)后析出的金属的质量,9。
式(1-1)也可改写为式(1一la):
m=KIt   (1一la)
式中,K为通过1A·h的电量可沉积出的金属的量,g/(A·h);t为时间,h。
不同金属的K值见表1-2。
表1-2金属电沉积的K值
金属
价态
相对原子质量
密度(单位:g/cm3或kg/m3)/(g/cm3)(20℃)
K/[g/(A·h)]
Ag
Au
Au
Cd
Co
Cr
Cu
Cu
Fe
In
Ni
Pb
Pd
Pt
Rh
Sn
Sn
Zn
   +1
   +1
   +3
   +2
   +2
   +6
   +l
   +2
   +2
   +3
   +2
   +2
   +2
   +4
   +3
   +2
   +4
   +2
   107.870
   196.967
   196.967
   112.40
   58.9332
   51.996
   63.54
   63.54
   55,847
   114.82
   58.71
   207.19
   106.40
   195.O9
   102.905
   118.69
   118.69
   65.37
   10.50
   19.29
   19.29
   8.64
   8.83
   6.95
   8.93
   8.93
   7.86
   7.3l
   8.90
   11.34
   11.97
   21.45
   12.44
   7.28
   7.28
   7.13
   4.024
   7.348
   2.4495
   2.097
   1.099
   0.3233
   2.372
   1.186
   1.042
   1.428
   1.095
   3.865
   1.984
   1.819
   1.2797
   2.213
   1.106
   1.219
表中A
  U、Cu和Sn都有不同的价态,从而有不同的K值。例如,在硫酸铜中电沉积铜时,溶液中的铜是+2价,K=1.1869/(A·h);从氰化物溶液中电沉积时,K=2.3729/(A·h),因此时溶液中铜是+1价。
在电解过程中流经电解池的电量可以由不同的方法(method)得到。为得到最精确的值,就要使用(use)库仑计。库仑计是一个电解效率(efficiency)100%的电解池,使用时与被测电镀槽串联。典型的库仑计是银、铜或碘(Iodine)库仑计。银、铜库仑计通过称量电解沉积的银或铜的量而得到电量,碘库仑计通过滴定电解产生的碘的量来确定电量。铜库仑计使用最广泛(extensive)。最近,通过电学方法测量(cè liáng)电量的多种库仑计已经问世。

  (一)铜库仑计
铜库仑计使用的电解质每升含有l50g硫酸铜、50g硫酸和50mL乙醇,两块电解铜板用作阳极(anode),采用已称重的铜板作为阴极,电流密度为20~200A/m2,通二氧(Oxygen)化碳(C)气轻微搅拌(stir)溶液。图1-2为使用铜库仑计的示意图。
 
图1-2测量电流效率的线路

  (二)电流效率
一般来说,电镀时阴极上除所需沉积金属的反应外,常伴随有副反应发生,从而浪费了部分电量。用于沉积金属的电量与总电量的比称为电镀的电流效率,也等于实际沉积金属的量与理论沉积金属量(设无副反应)之比。


相关标签:电镀阳极

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