Podstawowe pojęcia galwanotechniczne. Przenoszenie masy podczas elektroosadzania metali

Weber, J.A.; Socha, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Podstawowe pojęcia galwanotechniczne. Przenoszenie masy podczas elektroosadzania metali

Autorzy

Weber J.A. , Socha J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Basic notions in electroplating. Mass transfer during electrodeposition of metals

Języki publikacji

Abstrakty

W oparciu o podstawowe elementy hydrodynamiki, omówiono w artykule pojęcia dotyczące przenoszenie masy podczas elektrolitycznego osadzanie metali. Transport masy w czasie osadzania powłok galwanicznych zachodzić może na drodze migracji, dyfuzji i konwekcji. Zgodnie z teorią pola podano podstawowe równania dotyczące tych pojęć. W szczególności omówiono modele konwekcji naturalnej oraz dyfuzję konwekcyjną. Rość zmiennych występujących podczas konwekcyjnego przenoszenia masy jest zazwyczaj bardzo duża. Znaczne uproszczenie uzyskuje się wtedy poprzez zgrupowanie zmiennych razem w ten sposób, żeby utworzyć zmienne bezwymiarowe. W pracy podano wyrażenia odpowiadające bezwymiarowym liczbom Reynolds'a, Prendtl'a, Nusselt'a, Sherwood'a, Schmidt'a Grashof a, Reyleigh'a oraz Pecklet'a. Transport masy w warunkach konwekcji wymuszonej opisano na przykładzie przepływu elektrolitu między katodą i anodą podczas przesuwu elektrody taśmowej w elektrolizerze, a także podczas natrysku elektrolitu na katodę. Przedstawiono przykładowo urządzenie do natryskowego złocenia oraz do szybkosprawnego osadzania powłok złotych na płytkach obwodów drukowanych. Procesy elektroosadzania metali prowadzi się dzisiaj bardzo często w warunkach burzliwego przepływu elektrolitu. Pozwala to bowiem na znaczne przyspieszenie procesu osadzania powłok metalowych, zwłaszcza osadzanych z wysokim połyskiem bezpośrednio z kąpieli. Z tego też względu problemy transportu masy są w ostatnich latach, w literaturze galwanotechnicznej, dość szeroko omawiane.

The mass tranfer notions during electrolytic deposition of metals were discussed on the base of fundamental hydrodynamic elements. The mass transfer during deposition of electroplated coatings can occur by the migration, diffusion and convection. The basic equations concerned these notions according to the field theory are given. The natural convection and convection diffusion are discussed in particular. The expressions corresponding with dimensionless Reynolds, Prandtl, Nusselt, Sherwood, Schmidt, Grashof, Reyleigh and Packet numbers are also shown. The mass transfer in the conditions of forced convection was described on the example of electrolyte flow between cathode and anode during displacement of strip electrode in electrolyser, as well as during cathode spraying with electrolyte. A device for selective gold spray plating of diode open-works, transistors and integrated circuits, as well as unit for highly efficient plating of printed circuit boards are presented. To-day metal electroplating processes are very frequently carried out in the conditions of turbulent flow of electrolyte. It helps to seriously accelerate to deposition process of metal coatings, especially the bright coatings. Therefore in the last years the mass transfer problems are broadly discussed in the electroplating literature.

Słowa kluczowe

elektrochemia stosowana galwanotechnika transport masy

Instytut Mechaniki applied electrochemistry electroplating mass transfer

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Czasopismo

Inżynieria Powierzchni

Rocznik

2006

Tom

nr 4

Strony

20--32

Opis fizyczny

Bibliogr. 80 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Weber J.A.

autor

Socha J.

Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

[1] Tobias C.W., Eisenberg M., Wilke C.R.: J. Electrochem. Soc. 99 (1952) 359C.
[2] Kisza A.: Elektrochemia, t. II Elektrodyka, Wydawn. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2001.
[3] Vetter K.: Elektrochemische Kinetik, Springer Verlag, Berlin 1961.
[4] Paunovic M.: J. Electroanal. Chem. 14 (1967) 447.
[5] Kisza A.: Wiadomości Chemiczne 26 (1972) 491.
[6] Lewicz /W.G.: Fiziczeskija gidromechanika, Fizmatgiz, Moskwa 1959.
[7] Koryta J., Dvo"rak J., Bohaćkova V.: Elektrochemia, PWN Warszawa 1980.
[8] Newman J.: Electrochemical Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs N Y 1973.
[9] Prandtl L.: Physik. Z 11 (1910) 1072; 29 (1928) 487.
[10] Karman Th. Z. Angew. Math. Mechan. 1 (1921) 233, 244.
[11] Vielstich W.: Z. Elektrochem. 57 (1953) 646.
[12] Levicz W.G.: Acta physikochim. (URSS) 17 (1942) 257.
[13] Nernst W.: Z. physik. Chem. 47 (1904) 52.
[14] Nernst W.: Theoretische Chemie, 15 Aufl., Enke, Stuttgart 1926.
[15] Brunner E.: Z. physik. Chem. 47 (1904) 56.
[16] Rosenbrugh T.S., Lash Miler W.: J. Phys. Chem. 14 (1910) 816.
[17] Agar J.N., Bowden F.P.: Proc. Royal Soc. 169 A (1939) 206.
[18] Butler J.A.V.: Electrical Phenomena at Interfaces, London 1951, s. 195.
[19] Newman J.S.: Electrochemical Systems, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs N.J. 1973 (tłum. ros.) Mir, Moskwa 1977.
[20] Selman J.R., Tavacoli-Attar J.: J. Electrochem. Soc. 127 (1980) 1049.
[21] Ibl N.: Electrochem. Acta 1 1957) 117.
[22] Wilke C.R., Eisenberg M., Tobias C.W.: J. Electrochem. Soc. 100 (1953) 513.
[23] Eisenberg M., Tobias C.W., Wilke C.R.: ibid. 103 (1956) 413.
[24] Ibl N., Barrada Y., Trumpler G.: Helv. Chim. Acta 37 (1954).
[25] Ibl N., Muller R.: Z. Elektrochem. 59 (1955) 671: J. Electrochem. Soc. 105 (1958) 346.
[26] Asada K., Hine F., Yoshizawa S., Okasa S.: J. Electrochem. Soc. 107 (1960) 242.
[27] Fouad M.G., Ibl N.: Electrochim. Acta 3 (1960) 233.
[28] Fouad M.G., Gouda T.: ibid. 9(1964) 1071.
[29] O'Brien R.N.: J. Electrochem. Soc. 113 (1966) 389.
[30] Selman J.R., Newman J.: ibid. 118 (1971) 1070.
[31] Lloyd J.R., Sparrow E.M., Eckert E.R.G.: ibid. 119 (1972) 702.
[32] Weber J.A.: Powłoki Ochronne 19 (1991) 1/3, 2 (english).
[33] Siwier Ju.G.: Ż. Fiziczeskoj chim. 34 (1960) 577.
[34] Parrish W.R., Newman J.: J. Electrochem. Soc. 116 (1969) 169.
[35] Parrish W.R., Newman J.: ibid. 117 (1970) 43.
[36] Ibl N.: Oberfl.-Surface 14 (1973) 367.
[37] Tvarusko A.: J. Electrochem. Soc. 120 (1973) 87.
[38] Ettel V.A., Tilak B.V., Gendron A.S.: ibid. 121 (1974) 867.
[39] Schalch E., Ibl N.: Electrochim. Acta 20 (1975) 435.
[40] Chin D.-T.: J. Electrochem. Soc. 122 (1975) 643.
[41] Tvarusko A.: ibid. 123 (1976) 489.
[42] Viswanathan K., Chin D.T.: ibid. 124 (1977) 709.
[43] Chin D.-T., Viswanathan K., Gutowski R.: ibid. 124 (1977) 713.
[44] Gorla R.S.R.: ibid. 125 (1978) 865.
[45] Alkire R., Mirarefi A.A.: ibid. 124 (1977) 1043.
[46] Alkire R., Mirarefi A.A.: ibid. 124 (1977) 1977.
[47] Chin D.-T., Tsang C.-H. Ibid. 125 (1978) 1461.
[48] Mc Larnon F.R., Muller R.H., Tobias C.W.: ibid. 129 (1982) 2201.
[49] Meuthen B., Wolfhard D.: Metalloberfl. 36 (1982) 70.
[50] Friedrich F., Raub Ch.J.: ibid. 37 (1983) 153, 194.
[51] Friedrich F., Raub Ch.J.: Galvanotechnik74 (1983) 521.
[52] Sonin A.A.: J. Electrochem. Soc. 130 (1983) 1501.
[53] Jorne J.: ibid. 131 (1984) 2283.
[54] Hoare J.P. Howie B.J., LaBoda M.A.: Plating Surf. Finish. 74 (1986) 9, 62.
[55] Kisza A.: Elektrochemia, t. I Jonika, Wydawn. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
[56] Dyiewski R., Gnot W., Gonet M.: Elektrochemia przemysłowa. Wybrane procesy i zagadnienia, Wydawn. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999.
[57] Gonet M., Dylewski R.: Elektrochemia przemysłowa. Inżynieria elektrochemiczna, Wydawn. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
[58] Ciszewski A.: Podstawy inżynierii elektrochemicznej, Wydawn. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2004.
[59] Ufnalski W.: Elementy elektrochemii, Oficyna Wydawn. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1966.
[60] Scholl H., Błaszczyk T., Krzyczmonik P.: Elektrochemia. Zarys teorii i praktyki. Wydawn. Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 1998.
[61] Dossenbach O.: Die Bedeutung des Stofftransports in der Galvanotechnik, Galvanotechnik 73 (1982) 11, 1184.
[62] Plieth W.: Elektrochemische Messverfahren in der Galvanotechnik, Metalloberflache 41 (1987) 3, 114.
[63] Kalantary M.R., Gabe D.R.: Vibratory agitation for electrodeposition, 1. Characterisation of agitation, Trans. IMF 67 (1989) 1, 24.
[64] Newman J.S.: Electrochemical Systems, 2nd ed., Prentice Hall, Englewodd Clifs 1991.
[65] De Vogelaere M er al.: High-speed plating for electronic application, Electrochimica Acta 47 (2001) 109.
[66] Socha J.: Galwanotechnika metali szlachetnych, Wydawn. LIBRA, Warszawa 1991.
[67] Socha J., Weber J.A.: Podstawy elektrolitycznego osadzania stopów metali, Wydawn. Instytutu Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa 2001.
[68] Chin D.-T., Tsang C.-H.: J. Electrochem. Soc. 125 (1978)
[69] Friedrich F., Butz M., Raub Ch.J.: Metalloberfl. Teil 2, 37 (1983) 5, 194.
[70] Gauntner J.W. et al. NASA TN D 5652.
[71] Socha J., Wałęga A., Kleczewski A.: Powłoki Ochronne 20 (1992) 4/6, 15.
[72] Wałęga A., Socha J.: Powłoki Ochronne 19 (1991) 4/6, 15.
[73] Weber J.A.: Powłoki Ochronne 7 (1979) 4/5, 21.
[74] Praca zbiorowa: Poradnik galwanotechnika, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002.
[75] Celis J.P., Roos J.R.: Proc. AES. Techn. SURF/FIN'84, New York, July 16-19 1984.
[76] Szeptycka B., Przybylska D., Raczyńska J.: Inżynieria Powierzchni2 (1997) 1, 13.
[77] Puippe J.C.: Galvanotechnik 84 (1993) 2, 390.
[78] Pilz U.: Galvanotechnik 84 (1993) 8, 2558.
[79] Averill A., Mahmood H.: Trans. IMF 74 (1996) 1, 11.
[80] Bek R. Ju., Cupak T.E., Suraeva L.I.: Galwanotiechnika i Obrabotka Powierchnosti 1 (1992) 1/2, 5.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPG4-0016-0093