法拉第定律在表面处理中的应用.pptx

一 法拉第定律的内容 电镀是工业生产中的一种具体电解形式，所以电镀工艺中的电解反应现象同样符合法拉第定律所描述的规律。了解和应用好法拉第定律对解决电镀生产中的许多实际问题会有极大的帮助，同时有许多工艺技术中的具体数据和参数都是以法拉第定律为基础的。法拉第定律的内容：电解回路中所通过的电荷量与电解反应所产生的物质的量成正比。其数学表达式为：Q=FZm/M，式中：Q为电荷量；Z为参与电解反应物质在电解过程中的得（失）电子数；m为反应物质的质量；M为反应物质的分子量；F为法拉第常数（电子所带电荷量与阿伏加得罗常数的乘积）。在具体的应用中应根据具体条件将上述表达式转化为相应的形式，同时要考虑实际情况中其它因素的影响，以便把问题描述得更准确。二二 利用法拉第定律计算电镀过程中的沉利用法拉第定律计算电镀过程中的沉积速度或计算电镀时间积速度或计算电镀时间 由于镀层厚度对镀层的各种性能将产生直接或间接的影响，所以准确控制电镀时间，以获得理想的镀层厚度是工艺技术中首要考虑的问题。为准确控制电镀时间，必须计算出沉积速度，沉积速度的计算公式是法拉第定律原式的另一种变形表达方式：V（m/min）=Dkk60102M/Z/F，式中：Dk为阴极电流密度；k为阴极电流效率；为电镀层的质量密度，其它同前。沉积速度表达式的实质含义是：单位面积内的电解电荷量与相应的镀层质量成正比。电镀时间：t（min）=/V，式中为镀层厚度。注意：此处的镀层厚度为平均镀层厚度，在实际工作中应注意国家标准、行业标准中最低镀层厚度、工作面镀层厚度与平均镀层厚度之间的关系。并要与客户协商好要控制镀层厚度的准确定义。三 利用法拉第定律计算电镀耗材a 对于可溶性阳极的电镀工艺，可以以实际生产中电解回路通过的电荷量直接利用法拉第定律计算阳极耗材 的消耗量（注意此时需用阳极电流效率加以修正）；b 对于不溶性阳极的电镀工艺，同样也可以以实际生产中电解回路通过的电荷量利用法拉第定律计算出电镀液中电镀离子的消耗量，然后通过化学式转换成电镀主盐的消耗量。c 经验丰富的技术工作者还可以通过阴、阳极电流效率的不同，利用法拉第定律计算出电解液中H+的消耗量，准确控制调整PH值时相应酸的添加量。四 法拉第定律其他技术工作中的应用1 设计一个适于电解回路的铜库仑计，在普通的实验室内，用一个合适的试样可以准确测定不同电镀条件下的阴极电流效率；2 对于采用双阳极控制镀液主盐成份的电镀合金工艺，可以利用法拉第定律计算双阳极的电流控制比例、面积比例。注意此时也应考虑不同阳极的电流效率。3 对于不溶性阳极的电镀工艺，可以根据主盐的控制范围确定合适的化验周期与主盐的调整时机。4 为准确控制成本，特别是电能消耗占成本比例较大的电镀工艺，如镀铬工艺，还可以利用法拉第定律计算产品的电能消耗，以确定相应的成本消耗，公式如下：W=VSFZ/M/k。计算时应注意公式中的单位统一。（注意：式中V为槽压）5 其他应用，如应用法拉第定律根据工艺条件计算内孔镀的极限长度；槽液的装载量；冷却设备的型号选择等。总之，根据实际工作情况，只要与电解反应相关联的因素都可以加以利用和引用。五、结束语一、技术工作者作为科学技术的应用者，应学会积累理论知识，并学会利用自然科学的各种实验手段和方法，总结生产实际中的各种规律。同时也要培养捕获自然现象与实行生产中存在的潜在规律性的能力。这些都是技术工作者提高工作能力与素养的有效途径。二、在现实生活中，要注意理论知识与实行工作中的差距，并注意应用环境的条件，这种环境包括自然环境与社会环境。