Page 51 - 《应用声学）》2023年第5期

第 42 卷 第 5 期 王文亚等： 超声辅助电镀的仿真与实验 943

2.2.1 图 5(a) 未 加 超 声 与 图 5(b) 加 超 声 电 边缘厚度分布情况可知，图9(a) 的边缘效应会稍微
镀模拟 强一些。为了进一步直观显示镀层的厚度值，取与

图 9(a) 是未加超声阴极镀层厚度分布情况，电 x 方向平行中间截线，对比镀层厚度在截线上的分
镀过程因为边缘电流密度较大，存在边缘效应 [12] ， 布情况，如图 9(b) 与图 10(b) 所示。对比截线水平
边缘最大最厚为 178 µm，中间镀层相对均匀。当加 1∼20 mm 内，加超声镀层厚度 (图 10(b)) 比不加超
入超声，电压为 300 V，电镀 60 s，中间主体镀层较 声镀层厚度 (图 9(b)) 更加均匀，所以超声的加入可
均匀 (图 10(a))。通过对比图 9(a) 与图 10(a) 边界的 以减弱边缘效应，提高镀层的均匀性。

t=60 s ᛫᭧ ႃౝ঴Ԓएԫӑ(tcd)-᫻ౝ/mm
178 26 ᫻ౝ˗ᫎᓬጳႃ᪔঴Ԓएԫӑ
24
160 22
140 20
120 18
100 16
80 ႃ᪔঴Ԓएԫӑ/mm 14
60 12
40 10
20 8
0 6
-9.82 4
y
0 5 10 15 20
x
z
x/mm
(a) ᫻ౝ (b) ᫻ౝ˗ᫎ੕ጳ
图 9 未加超声镀层厚度分布
Fig. 9 Thickness distribution of coating without ultrasonic

t/60 s ᛫᭧ ႃౝ঴Ԓएԫӑ(tcd)-᫻ౝ/mm
212 32
᫻ౝ˗ᫎᓬጳႃ᪔঴Ԓएԫӑ
200
28
180
160 24
140
120 20
100
80 ႃ᪔঴Ԓएԫӑ/mm 16
60 12
40
20 8
0
y -4.02 4
x 0 5 10 15 20
z
x/mm
(a) ᫻ౝ (b) ᫻ౝ˗ᫎ੕ጳ

图 10 加超声镀层厚度分布
Fig. 10 Thickness distribution of coating under ultrasound

图 11(a) 为未加超声，可见阴极电流密度值较 应与沉积速度，从而可以提高镀层的致密性。
小，均匀性较差；图11(b)为加入超声，可见电流密度
2.2.2 图5(c)阴极在换能器下方电镀模拟
整体都得到了提高，最大提高了 2 倍左右。由图 12
对比可知，随着电镀的进行，加超声电流密度会增 阴极在换能器下方电镀模拟了阴极上表面距
加，并且随着时间的推移电流密度比较稳定。电流 离换能器底部不同距离下的超声电镀实验。图 13
密度在阴极整体的均匀性更好，提高阴极的极化效 为中间截线上阴极镀层厚度的分布情况。