优化多个组件的电镀过程

什么是黄金，闪亮和居住在数百个名人房屋中？答案是标志性的Oscars®雕像 - 世界上最知名的奖项奖杯。他们著名的黄金外观是通过电镀实现的（参考。1）。这些奖项是单独的，但是当需要同时对多个组件进行电镀时，它们通常将其安装在架子上，并在称为架子板的过程中放入电镀浴中。让我们讨论仿真如何帮助优化多个组件的机架电镀过程。

电镀101

电镀或电沉积是将金属薄层涂在另一个金属物体上的过程。它以使便宜的金属看起来昂贵而闻名，但也可以帮助防止腐蚀和生锈和生锈和增强尺寸不足的零件，除其他好处。

有趣的事实：现代锡罐实际上是由98.5％钢制成，但用薄锡涂层电镀。

常见的电镀物品包括厨房用具，汽车零件和日常配件。

意大利化学家Luigi V. Brugnatelli他在1805年发明了电镀。他使用钢丝将伏特堆（第一个电池电池）连接到金和金属物体的溶液中。当伏特桩被激活时，它释放出一条电流，从而导致金属物体附着金，从而使其具有光泽。在里面比利时物理与化学杂志，，，，布鲁格纳特利写道：

“我最近以一种完整的方式镀金，两枚大银牌，通过将它们通过钢丝将它们带入通信，带有伏特堆的负极，并将其彼此浸入一个新近制造的金色的氨和饱和。”

Luigi V. Brugnatelli的肖像。Rijksmuseum的图像 - 自己的作品。获得许可CC 1.0， 通过Wikimedia Commons。

在电镀过程中，将带电的电极（又称阳极）和负电荷的电极（又称阴极）放入电解质浴中。两个电极都连接到电源，例如电池。激活后，电源在电极之间施加电压，最终导致阳极溶解在电解质浴中，阴极将所需的金属饰面镀板。

用铜在硫酸铜浴中的金属（ME）电镀。在公共领域中的图像，通过Wikimedia Commons。

在一个以前的博客文章，我们以美国薄荷电镀方式用铜来讨论了电镀过程的工作方式。在这篇文章中，我们将重点介绍如何使用仿真来有效地电镀架中的多个组件。

建模机架中多个组件的电镀

当电镀复杂，复杂或大金属物体电动物体时，架子板是一种流行的方法。与枪管镀板，架子镀金被认为高质量饰面至关重要的行业的首选选择，例如汽车，医疗，军事和电子制造。机架电镀也比一次的电镀物品快得多。

当架子镀金时，所有底物或镀板的物品都充满挑战，但必须涂上均匀的金属层。这电沉积模块结合数值建模，可以研究几何和操作参数对电镀均匀性的影响，这有助于优化该电镀过程。

模型几何形状

在此型号中，将20个油泵盖安装在机架中（参考。2）。盖子都用镍电镀。镍电镀很受欢迎因为它具有较高的化学和腐蚀性以及更大的耐磨性，从而增加了产品寿命。

阳极是溶解阳极的平面，阴极是油泵的阵列。

该模型几何形状被参数化，这使油泵盖朝向阳极表面或远离阳极表面。如下图所示，一个油泵向阳极移位，以证明对电解质浴中电流分布的几何影响。

在下面，您可以看到单个油泵盖的特写几何形状。

在使用二级电流分布界面的模型中，您可以将管家 - 沃尔默动力学应用于阳极以及阴极，以计算阴极表面沉积层的厚度。

分析结果

在下面，您可以看到油泵盖或阴极表面的电解质电流密度的流线和表面图。在电解质中，电流从阳极表面流向阴极表面。总电流密度的表面图显示在油泵盖的形状（以及它们之间）的形状不均匀的密度分布。电流密度最高，位于位于阳极靠近的流离失所的油泵盖上。沿机架边缘的油泵盖收到的电流高于机架中心的电流。

电流分布不一致的是：

1. 油泵盖的复杂形状
2. 机架上的油泵盖的位置

机架中的当前密度分布。该图显示了突出阴极上的高电流密度，以及对架子边缘上的组件的边缘影响。这些组件的电流密度略高，因为某些电流有更长的路径的侧面空间。

接下来，让我们看一下阴极表面上的电镀厚度，该厚度与上述电流密度分布图直接相关。在下面，您可以看到在阴极的底部表面发现最低的沉积厚度，并且在移位阴极的表面顶部发现了最高的沉积厚度。

阴极的电镀厚度。在沉积厚度中也揭示了上一个图中的非均匀电流密度分布。电流密度最高的阴极显然也获得最厚的沉积物。同样，边缘对放置在机架边缘的组件的影响会导致厚度较厚。

像这样的数值模型，对于优化沉积过程很有用，因为它们允许工程师更改设计和操作参数，例如：

• 电镀架配置
• 板单元的几何形状
• 阳极和阴极表面之间的距离
• 电解质的电导率
• 应用电流
• 应用潜力

下一步

尝试通过单击下面的按钮对机架中多个组件的电镀进行建模。这样做将带您到申请画廊。

进一步阅读

在Comsol博客上了解有关电镀的更多信息：乐动体育赛事播报

• 电化学电镀的艺术和科学
• 印刷电路板设计师的电镀模拟

参考

1. C.贝尔，“您可能从未意识到奖励奖杯“，读者文摘，2019年。
2. J. DeConinck，G。Floridor，B。VanDen Bossche，L。Bortels和G. Nelissen，“铬层配置零件的铬层厚度分布的数值3D BEM模拟”，电化学过程的模拟，卷。第48页。173，2005。

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