Hoe beïnvloeden de spanning en de stroomdichtheid het proces?

In de galvanisatie spelen spanning en stroomdichtheid een cruciale rol bij de kwaliteit van de afgezette laag. Beide parameters moeten zorgvuldig worden ingesteld om een gelijkmatige en hoogwaardige metaalcoating te verkrijgen.

1. Spanning:

Functie: De spanning (gemeten in volt) drijft de elektrische stroom door de elektrolyt, die de metaalionen van de anode naar de kathode (het werkstuk) transporteert, waar ze neerslaan als een metaalcoating.
Invloed: Een te hoge spanning kan ervoor zorgen dat de metaalionen te snel worden neergeslagen, wat resulteert in een ruwe, poreuze of zelfs poederige laag. Een te lage spanning daarentegen kan de afzetting te langzaam laten verlopen, wat de efficiëntie van het proces vermindert en tot een ongelijkmatige laag leidt.
Afhankelijkheid van de afstand: De spanning moet worden aangepast aan de afstand tussen de anode en de kathode, omdat de elektrische weerstand van de elektrolyt toeneemt met de afstand. Hoe verder de anode van de kathode verwijderd is, hoe hoger de spanning moet worden ingesteld om een voldoende stroomdichtheid te bereiken. De spanningswaarden op onze elektrolyten zijn richtlijnen en zijn gebaseerd op een afstand van ongeveer 10 cm. Als deze afstand varieert, moet de spanning dienovereenkomstig worden aangepast.
Maximale waarden: Houd er rekening mee dat de opgegeven maximale spanningswaarden vaak alleen onder ideale omstandigheden kunnen worden bereikt, bijvoorbeeld bij het gebruik van badbewegingen (bijv. door roeren of pompen), die ervoor zorgen dat de elektrolyt gelijkmatig rond het werkstuk circuleert en hotspots of ongelijkmatige afzettingen worden voorkomen.

2. Stroomdichtheid:

Definitie: De stroomdichtheid is de hoeveelheid stroom per oppervlakte-eenheid van de elektrode en wordt uitgedrukt in ampère per vierkante decimeter (A/dm²). Het beschrijft de verhouding tussen de elektrische stroom en het elektrodenoppervlak en is een beslissende factor voor de kwaliteit van de metaalafzetting.
Invloed op de kathode (werkstuk): De kathodische stroomdichtheid heeft een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van de coating op het werkstuk (kathode). Voor elke elektrolyt is er een optimaal stroomdichtheidsbereik waarin de afzetting goede resultaten oplevert. Een te hoge stroomdichtheid kan leiden tot ruwe, grofkorrelige lagen, terwijl een te lage stroomdichtheid kan leiden tot onvoldoende of ongelijkmatige coatings.
Invloed op de anode: De anodische stroomdichtheid is essentieel voor de stabiliteit van de elektrolyt. Idealiter zou het metaal aan de anode (meestal hetzelfde metaal dat wordt afgezet) net zo snel moeten oplossen als het aan de kathode wordt afgezet. Dit zorgt voor een gelijkmatige concentratie van metaalionen in de elektrolyt en draagt bij aan de levensduur van het bad. In de praktijk treden echter vaak afwijkingen op, wat de stabiliteit van de elektrolyt en de efficiëntie van het proces kan beïnvloeden.
Aanpassing door temperatuur en beweging: Hogere stroomdichtheden kunnen worden toegepast door de temperatuur te verhogen en de elektrolyt of het werkstuk te verplaatsen. Deze maatregelen verbeteren het ionentransport en helpen de afzetting gelijkmatiger en effectiever te maken.
Afhankelijkheid van werkstuk- en anodevorm: De stroomdichtheid varieert ook afhankelijk van de vorm van het werkstuk en de anode. Aangezien de stroom de kortste weg volgt, kan een ongelijke stroomverdeling leiden tot ongelijke afzettingen, vooral op hoeken, randen of complexe geometrieën. Een zorgvuldige aanpassing van de anode aan het werkstuk, evenals het gebruik van hulptoestellen, kan hierbij helpen.
Optimalisatie: Een zorgvuldige aanpassing van de anode aan de vorm van het werkstuk, evenals het gebruik van hulptoestellen, kan helpen om een gelijkmatige stroomverdeling te bereiken en daarmee een homogene coating te garanderen.

Interacties tussen spanning en stroomdichtheid:

De spanning en de stroomdichtheid zijn met elkaar verbonden: een hogere spanning leidt meestal tot een hogere stroomdichtheid, mits de weerstanden in het systeem (zoals de elektrolytweerstand en de oppervlakte-eigenschappen) constant blijven.
Het aanpassen van de spanning is vaak nodig om de gewenste stroomdichtheid te bereiken, maar ook andere factoren, zoals de elektrolytconcentratie en temperatuur, beïnvloeden deze interactie.

Samenvatting:

De spanning drijft het proces aan en beïnvloedt de snelheid van de metaalafzetting. Deze moet zorgvuldig worden ingesteld, met name rekening houdend met de afstand tussen de anode en de kathode, om een gelijkmatige coating te verkrijgen.
De stroomdichtheid bepaalt de hoeveelheid afgezet metaal per oppervlakte-eenheid en beïnvloedt de kwaliteit en het uiterlijk van de coating. Deze moet zorgvuldig worden ingesteld binnen het optimale bereik om een hoogwaardige coating te verkrijgen.
- Zowel de kathodische stroomdichtheid als de anodische stroomdichtheid spelen een cruciale rol: de kathodische stroomdichtheid beïnvloedt de laagkwaliteit, terwijl de anodische stroomdichtheid zorgt voor de stabiliteit van de elektrolyt. Temperatuur- en badbewegingsbeheer kunnen helpen om hogere stroomdichtheden te bereiken en de processtabiliteit te verbeteren.