Kakšne negativne učinke ima mešanje visokih hitrosti na stabilnost raztopine?

Negativni vpliv mešanja visoke hitrosti na stabilnost kemične raztopine nikelj-fosforja v glavnem izvira iz več mehanizmov, kot so fizikalna strižna sila, vpletenost plina, toplotni učinek in vmesnike, ki lahko privedejo do razgradnje raztopine za prevleko, neravnovešanje komponent ali okvare prevleke ..
I . Fizična strižna sila uniči kemično ravnovesje raztopine
1. razpadanje kompleksne ionske strukture
Mechanism: Nickel ions in the plating solution mainly exist in complex form (such as Ni²⁺-EDTA, Ni²⁺-lactic acid complex). The strong shear force generated by high-speed stirring may destroy the coordination bond between the complexing agent and nickel ions, releasing free Ni²⁺.
Posledice:
Koncentracija prostega ni²⁺ se poveča in enostavno je kombinirati z OH⁻, da tvorimo ni (OH) ₂ padavine (pomembnejše v alkalnih pogojih)
Pospeši spontano razgradnjo raztopine za prevleko, zlasti pri visoki temperaturi (na primer nad 85 stopinj) ali visokim pH (na primer pH ＞ 5 . 5), hitrost razgradnje se lahko poveča za 3 ~ 5 -krat.
2. disperzija trdnih delcev še poslabša trke
Mehanizem: Če obstajajo nepopolno raztopljeni trdni delci (na primer kristali nikljeve soli, nečistosti delci) v raztopini za obloge, bo mešanje z visoko hitrostjo povečalo frekvenco trka med delci in med delci in steno rezervoarja .
Posledice:
Površina delcev lahko postane katalitično aktivno mesto za razgradnjo raztopine za prevleko, kar sproži verižno reakcijo (podobno kot učinek "semen") .
Za kompozitne raztopine za prevleke, ki uporabljajo nano-additive (kot so nano-diamanti, delci SIC), lahko striženje s hitro hitrostjo uniči disperzijsko stabilnost nano delcev, kar ima za posledico aglomeracijo in usedline .
2. stranske reakcije, ki jih povzročajo plin
1. redoks sredstva za kisik
Mehanizem: Kadar je hitrost mehaničnega mešanja previsoka, se zrak zlahka vključi v raztopino za plošča, da tvori drobne mehurčke, kisik pa bo reagiral z reducirnim sredstvom (hipofosfit, H₂PO₂⁻), da se podvrže reakciji oksidacije:
O₂ + 2 h₂po₂⁻ → 2hpo₃²⁻ + 2 h⁺
Posledice:
Hipofosfit se porabi neučinkovito, učinkovitost nanašanja raztopine za prevleke pa se zmanjša (e . g ., hitrost nanašanja pade s 15 μm/h na 8 μm/h) .
Usmerjeni hipofosfit (HPO₃²⁻) se lahko nabere in tvori rahlo topne soli (kot je NIHPO₃・ 6H₂O) z nikljevimi ioni, kar povzroči motnost v raztopini za prevleke .
2. zadrževanje vodika in nenadzorovano penjenje
Mehanizem: Vodik (H₂), ki ga ustvari reakcija kemične obloge, je treba pravočasno odpraviti z mešanjem, vendar lahko mešanja z visokim hitrostjo izboljša mehurčke in jih stabilno razprši v raztopino obloge, da tvori stabilno plast pena .
Posledice:
Pena, ki pokriva tekočo površino, ovira disipacijo toplote, kar povzroči dvig lokalnega temperature (temperaturna razlika lahko doseže 5 do 8 stopinj), kar pospeši razgradnjo raztopine za prevleko .
Brizganje kapljic, ustvarjenih, ko penaste razpoke povzročijo izgubo komponent raztopine (na primer nikeljno soljo, ki se drži stene rezervoarja) in onesnaži opremo .
Iii . toplotni učinek in nenadzorovana temperatura raztopine
1. toplotna prevodnost z mešanjem opreme
Mehanizem: Mehanska toplota trenja, ki jo ustvarjajo visokohitrostni motorje ali krožne črpalke, se lahko izvede do raztopine za obloge skozi tesnila gredi in stene rezervoarja, zlasti poleti ali v delavnicah brez hladilnih sistemov, temperatura raztopine za obloge se lahko pasivno poveča za 2 do 5 stopinj .
Posledice:
When the temperature exceeds the process upper limit (such as >95 stopinj), hitrost razgradnje hipofosfita se eksponentno poveča, ustvari fosfate in elementarni fosfor, zaradi česar je raztopina za prevleko ne uspela .
Temperatura se neenakomernost poveča (na primer temperatura na dnu rezervoarja je 3 ~ 4 stopinj višja od površine tekočine), kar povzroči lokalno pregrevanje in razgradnjo .
2. "Kratek stik" Učinek neenakomerne porazdelitve toplote
Mehanizem: Prekomerna turbulenca lahko povzroči, da se raztopina obloge hitro kroži v bližini mešanja, kar tvori "toplotni kratki stik", medtem ko se temperaturni mrtvi vogali pojavljajo v vogalih daleč stran od območja mešanja .
Posledice:
Hitrost nanašanja v mrtvih kotičkih se zmanjša zaradi nizke temperature, medtem ko se površina visokega pretoka zaradi pregrevanja zlahka razgradi, splošna stabilnost pa se poslabša .
IV . vmesnike motnje in razgradnja kakovosti prevleke
1. uničenje tekočega filma na površini obdelovanca
Mehanizem: Hitro mešanje naredi stalno plast raztopine za obloge na površini obdelovanja, kar uničuje normalni postopek dinamike odlaganja (kot je pot difuzije ni²⁺ na katalitično aktivno mesto) je motena) .
Posledice:
Hitrost odlaganja prevleke je nestabilna in nastane lokalno odstopanje puščanja ali debeline (na primer razlika v debelini med različnimi deli istega obdelovanja je večja od 20%) .
Vodikovi mehurčki se lažje adsorbirajo na površini obdelovanca pod vplivom tekočega pretoka visoke hitrosti, ki tvorijo luknje ali napake .
2. Deaktivacija katalitičnih aktivnih mest
Mehanizem: Za katalitične površine, ki jih aktivirajo plemenite kovine, kot je paladij, lahko pretok tekočine visoke hitrosti fizično izpere adsorbirane delce katalizatorja ali uniči elektronsko stanje katalitičnega aktivnega središča .
Posledice:
Začetek kemične prevleke se zamuja ali ne more položiti, zlasti v procesu tanke prevleke (na primer<5 μm).
V . Tipični primeri in odzivi v dejanski proizvodnji
Negativni učinki Primer pojav nenormalnega indeksa odkrivanja raztopine
Turbid precipitation of plating solution Green flocculent precipitation (Ni (OH)₂) appears at the bottom of the tank Nickel ion concentration drops sharply, pH value fluctuation>± 0,3 Zmanjšajte hitrost mešanja in dodajte kompleksno sredstvo
Abnormal increase in foam The thickness of the foam layer on the liquid surface is>5 cm, milky white Phosphite concentration rises>5 g/l preklopite na mešanje dušika in dodajte debelosti
The pinhole rate of the coating increases sharply Holes with a diameter of>50 μm are observed under a microscope Hydrogen evolution rate>20% teoretične vrednosti zmanjšuje hitrost mešanja in optimizira način obešenja obdelovanca
Hitrost odlaganja zmanjšuje padec debeline prevleke z 120 μm na 60 μm v 8 urah je hitrost porabe hipofosfita<50% of the theoretical value Detect dissolved oxygen content and adjust the immersion depth of the stirring paddle
Zaključek
Uničenje stabilnosti raztopine za obloge s hitrim mešanjem je rezultat sinergističnega učinka več dejavnikov . jedro tveganje je pri razbijanju kemijskega ravnovesja (kompleksno razpadanje, oksidacijska stranska reakcija) in telesno ravnovesje (prenos toplote / mase iz krmiljenja) ., ki je potrebna, kot je, da se v resnici določi zgornja omejitev in po tem, kot je postopka, kot je, da se zgoraj navedeno omejitve in pograje monitoring the turbidity mutation point), and give priority to low-disturbance stirring forms (such as air stirring, pulse stirring) or partition control strategies to avoid excessive turbulence while ensuring uniformity. For highly sensitive plating solutions (such as high-phosphorus, low-temperature plating solutions), the stirring speed should be controlled at the lower and middle limits of the optimal range, Žrtvovanje nekaj učinkovitosti mešanja v zameno za stabilnost .