Warum muss eine Elektrolysezelle mit einer Rührvorrichtung ausgestattet sein? Erzielung gleichmäßiger Verbundbeschichtungen auf Nickelbasis

Um Partikelablagerungen zu verhindern und die Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu gewährleisten, ist eine Rührvorrichtung ein zwingend erforderlicher Bestandteil der Elektrolysezelle. Bei der Herstellung von Verbund-Galvanobeschichtungen (CEC) auf Nickelbasis werden Feststoffpartikel wie Ti3C2TX MXene in einem flüssigen Sulfat-Nickelchlorid-Bad suspendiert. Ohne aktives Rühren würde die Schwerkraft diese Partikel auf den Boden sinken lassen und sie somit aus dem Beschichtungsprozess entfernen.

Die Hauptfunktion der Rührvorrichtung besteht darin, eine „dynamische Kompensation“ zu bieten. Durch ständige Flüssigkeitsverwirbelung werden die Partikel gleichmäßig suspendiert gehalten und stellen sicher, dass sie an der Kathode für die Co-Abscheidung mit dem Nickelmetall konstant verfügbar sind.

Die Rolle der Hydrodynamik bei der Co-Abscheidung

Gegenwirkung zur gravitativen Absenkung

Die für diesen Prozess verwendeten spezifischen Partikel, wie z. B. Ti3C2TX MXene, sind dichter als die Elektrolytlösung.

Wenn das Bad statisch bleibt, sinken diese Partikel natürlich ab. Rühren bringt kinetische Energie in die Flüssigkeit ein, überwindet die Schwerkraft und hält die feste Phase streng in der flüssigen Phase suspendiert.

Aufrechterhaltung einer homogenen Konzentration

Damit eine Beschichtung gleichmäßig ist, muss die Zusammensetzung des Elektrolyten in der gesamten Zelle konstant sein.

Rühren verhindert die Bildung von Konzentrationsgradienten, bei denen sich Partikel in bestimmten Bereichen ansammeln. Es stellt sicher, dass das Verhältnis von Nickelionen zu suspendierten Partikeln über das gesamte Volumen des Bades konstant bleibt.

Erleichterung des Transports zur Kathode

Das Ziel von CEC ist es, Partikel in die Nickelmatrix einzubetten, während diese sich auf der Kathode bildet.

Partikel können nicht in die Beschichtung eingebaut werden, wenn sie nicht physisch an der Abscheidungsoberfläche vorhanden sind. Die Flüssigkeitsverwirbelung treibt die suspendierten Partikel zur Kathode und ermöglicht es ihnen, von der wachsenden Metallschicht eingefangen zu werden.

Wichtige Prozessüberlegungen

Die Folgen von Stagnation

Wenn der Rührmechanismus ausfällt oder unzureichend ist, verschlechtert sich die Beschichtungsqualität sofort.

Die resultierende Schicht würde wahrscheinlich aus reinem Nickel mit wenig bis gar keiner Verbundverstärkung bestehen oder starke Gradienten aufweisen, bei denen der untere Teil des Werkstücks einen hohen Partikelgehalt und der obere Teil keinen aufweist.

Gleichmäßigkeit ist das Ziel

Die Referenz hebt hervor, dass das Endergebnis dieses Prozesses eine Verbundbeschichtung mit gleichmäßiger Partikelverteilung ist.

Diese Gleichmäßigkeit kann nicht allein durch chemische Mittel erreicht werden; sie erfordert die mechanische Intervention des Rührens, um sicherzustellen, dass jeder Quadratmillimeter der Kathode die gleiche Partikelkonzentration sieht.

Optimierung Ihres Elektrolyseaufbaus

## Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Um hochwertige Verbund-Galvanobeschichtungen zu gewährleisten, wenden Sie die folgenden Prinzipien auf Ihren Aufbau an:

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Homogenität der Beschichtung liegt: Stellen Sie sicher, dass Ihre Rührgeschwindigkeit hoch genug ist, um „tote Zonen“ im Tank zu beseitigen, in denen sich Partikel absetzen könnten.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Partikelincorporation liegt: Verifizieren Sie, dass die Agitation während des gesamten Beschichtungszyklus kontinuierlich erfolgt, um einen konstanten Transport von Ti3C2TX MXene zur Kathode aufrechtzuerhalten.

Eine konstante Agitation ist die Brücke zwischen einer einfachen Metallplatte und einer Hochleistungs-Verbundoberfläche.

Zusammenfassungstabelle:

Schlüsselfunktion	Rolle bei der Verbund-Galvanik	Auswirkung auf die Beschichtungsqualität
Partikelsuspension	Wirkt der Schwerkraft entgegen, um Partikel wie MXene am Absinken zu hindern.	Verhindert reine Metallschichten ohne Verstärkung.
Dynamische Kompensation	Hält ein konstantes Verhältnis von Ionen zu Partikeln im Bad aufrecht.	Gewährleistet eine homogene Materialzusammensetzung.
Flüssigkeitstransport	Treibt Partikel physikalisch zur Kathodenoberfläche.	Ermöglicht eine konsistente Partikeleinschließung in der Matrix.
Konzentrationsstabilität	Beseitigt „tote Zonen“ und Konzentrationsgradienten.	Garantiert die Gleichmäßigkeit der Beschichtung über das gesamte Teil.

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Referenzen

1. В. Н. Целуйкин, Marina Lopukhova. Study of Electrodeposition and Properties of Composite Nickel Coatings Modified with Ti3C2TX MXene. DOI: 10.3390/coatings13061042

Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Solution Wissensdatenbank .