所谓电流分布,是指理想的假定电极反应过程不存在着极化的条件下,电流在阴极表面各部位上的
分布。换句话说,研究
初次电流分布,就等于把电化学因素及其他方面的干扰排除在外,来单纯研究几何因素对电流分布的影响。
电流分布。urmni dislributmn },'L},}},} FP } Yii'W } 极表面」几的分布情况.由于正‘负电极的形状和配置,两极间 电力线的分布是不均匀的,因此引起的不均匀电流称为初次 电流分布;由j飞电极的电势分布不均匀,以及电池通电后电解 液的浓度发生改变,在电极表面产生不均匀极化,形成所谓二 次电流分布;以上‘两种原因的电流分布叠加形成表观的电流 分布。电流的不均匀分布降低了电池的空时产率,且易引起 电极腐蚀。应根据其产生原因减缓之。
电流的初次分布对能否取得厚度均匀的镀层起着决定性的作用,因为不管电流分布如何受其他因素的影响,
初次电流分布仍然是电流在阴极上分布均匀性的前提。然而,几何条件的变化是多种多样的,单旗镀件的几何形状来说,就无法估计其多样性,因此,本节仅讨论某些基本理论和一些典型情况。此外,在生产上为了得到厚度均匀镀层,常针对镀件的外形采用一些措施,例如象形阳极、保护阴极和电路屏(图9一la、b、c、d)等。
当有一个电压附于电解池的两个电极之间时,电解池空间的每一个点就立刻存在着一定的电位,这就是电位场。从本质上说,电位场的存在是决定电流在电极上的分布的基础.考虑到电位场理论在数学处理上的复杂性,下面仅以弄清概念为目的来讨论这个问题。
设有一个矩形截面的电解池,两线状金属电极置千池内中心线上(图9·2)。由于金属的导电性比电解液要大几百万倍,可以认为金属电极表面上的每一点都是等电位的。在电解液中,由附加于两电极间的电压所产生的电位场如图9-2所示。图中每条盐线都表示一个垂直子书面的电位相等的面,称为等位面。可以看到,靠近电极的等位面有着同电极相似的形状,离电极愈远,等位面的形状就改变得愈多。以电位场为基础,从电极出发作出周每个等位面正交的点的轨迹,就得到电力线(图9-3的实线)。每一条电力线表示一定量的电流强度。在等位面(图9-3中的虚线)空间密度大的部位,电力线较多,表示在那里的电、流也愈大。这种情况,可比作画有等高线的地形图。在图9-4所示的
等高线地形图中,r每一对相邻的等高线表示高度相差20米的地形,等高线密度大的部位(图中的AB部位,与图9-3中等位线密度大的部位相当),地形坡度大,当下雨时,自山顶A到B点的水流必然急速倾胃而下(相当于图9-2所示电力线多,电流大的情形)I反之,在等高线密度小(图中的CD部位),地形坡度小,水流速度就要小得多了。后一情况类似图9—3所示的电力线分布较稀的情形。等位线的分布,与电解池内电极的布置关系重大,图9-5表示两线状电极自电解池中心线向右移动后的电位场改变的情形。
当电流通过电解池时,如果电极反应过程所产生的极化不被忽视,也就是把电化学因素考虑在内,则此时在阴极表面各部位上的电流分布称做二次电流分布。显然,二次电流分布就是接近于实际情况的电流分布。在固定几何条件的情形下来研窍二次电流分布,就相当于研究电化学因素对电流分布的影响。
设由于远近阴极与阳极间的电解液电阻所引起的电压降分别为E远和E近,再设阳极和远近阴极的电位分别为ψ远和ψ近,如果把金属电极和金属导线的电阻(一般是十分小的)忽略不计,则当电流通过图9一11所示的电解池时,在远阴极与阳极和近阴极与阳极间这两个分路上的电压降应分别为: .