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钛阳极放电均匀性设计基材选择及注意的问题!

发布时间:2024-02-03人气:99 次

  钛阳极主要的机械设计由于需要与设备匹配,主要工作是由设备商完成的。面对如何优化钛阳极放电均匀性的设计问题,阳极制造商应当给予相应的建议和支持,主要可以从以下几个方面来考虑。

  1.  电阻率问题

  钛阳极放电均匀性设计,首先需要关注的点就是钛材的电阻率问题。纯钛的电阻率约为0.47 μΩ·m,接近于同等条件下纯铜的30倍。使用磷铜球时,阳极电流通过钛篮上部引入,然后在整个阳极内部是通过铜球进行传导(本质上可以认为电流是经过铜进行传导),因此上部和下部的导电性差异非常小,基本可以忽略不计。而使用钛阳极的话,由于钛材的导电性相对较差,尤其是当钛阳极工作在较高电流密度下,电流通过阳极上部传导到下部时,本身钛材的电阻会导致电压从上到下存在明显降低。这样会导致在钛阳极Z下部,放电电流密度会显著低于钛阳极Z上部。

  在进行阳极设计时,首要考虑的是如何减少由于钛材的长距离传导导致电压降问题。主要可以通过以下两个方面来进行优化:①降低传导电阻率,使用更宽更厚的钛材进行电流传导,或者使用钛铜复合材料来辅助电流传导;②分散电流传导点,在阳极表面设置多个电流传导点,避免传输距离过长。

  2. 阳极基材类型的针对性优化

  目前钛阳极的设计中,阳极基材类型的选用基本有两种:一种是钛板,另一种是钛网。

  钛网是由钛板进行冲切拉伸而成,其主要优点有两方面,一是相对钛板来说可以节省钛材用量;二是由于钛网通常会做双面涂覆,即使是不面对产品的背面,由于网状材料是镂空的结构,背面涂层也可以参与放电,因此整个网状阳极的有效放电面积比钛板要大,这样可以降低实际阳极工作条件的电流密度。网状阳极往往机械强度更差,而且对比板状阳极,电阻率也更高。针对上述问题,设计合适的框架并优化焊点位置,可以大大改善钛网阳极的平整性和放电均匀性问题。

  使用板状阳极Z大的优点在于,板状阳极的基材是可以重复利用的。在阳极涂层失效以后,可以对残余涂层剥离,并对基材表面进行彻底清洁后,可以重新涂覆涂层,这样今后在阳极的应用中,可以一定程度上节省长期使用的成本(虽然一次性投入会稍大些)。另一方面,板状阳极基材厚度通常选择2mm和3mm,而网状阳极一般适合由1mm钛板拉制而成(中间还有镂空),因此板状阳极的导电性要好于网状阳极。同时,板状阳极相对机械强度要比网状阳极更强,平整度会更好。但这并不意味着板状阳极放电均匀性一定优于网状阳极。相比而言,板状阳极的整体机械设计会比网状阳极(带框架)更为简单,但如果要适应于更高的电镀均匀性要求,板状阳极电流接入点的分布还是有优化空间的。


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