陰極銅質量不穩定是銅電解領域的重要問題，尤其是在高電流密度下陽極鈍化、電解液中雜質離子超標以及陽極泥沉降困難已經成為影響電解銅質量的關鍵因素[1,2,3,4]
其中陽極鈍化使銅酸比例失衡，導致析出雜質離子的概率增大
Mitra等[5]研究電位差和電流密度對銅鍍層晶體形貌的影響時發現，鈍化層主要是高電場引起電解液pH分布不均勻造成的，使整個系統銅酸比例失衡而導致電解液中雜質離子增多，危害最大的是As、Sb和Bi離子
Moats M S等[6]發現，砷銻鉍離子是形成漂浮陽極泥的核心元素，而適當提高電解液中As5+濃度減少Sb和Bi離子有助于漂浮陽極泥沉降
但是，砷離子濃度超標又使電解液粘度提高，不利于銅電解的進行
Moats[7]還發現，Ni2+也是影響電解液粘度的重要因素
另外，在一定溫度下離子濃度的變化使電解液的表面張力改變
因此，電解液的表面張力也是影響銅電解工藝的關鍵因素
Davenport等[8]研究銅電解液粘度和表面張力與電流效率的關系時發現，降低電解液粘度和表面張力有利于改善陰極銅的質量
而磁場影響離子水合作用使水溶液的粘度和表面張力改變，且出現多極值變化趨勢[9]
Sueptitz等[10]將上述現象歸因于磁處理過程中力的作用，如洛倫茲力、磁場梯度力以及順磁性濃度梯度力
目前有關磁場強化銅電解的研究，主要集中在洛倫茲力與磁場梯度力對電子轉移、質量傳遞和晶粒尺寸的影響[11,12]
例如，Heather A用梯度磁場改變了電沉積銅的晶粒尺寸[13]
Lu[14]發現，磁場不影響由電子轉移控制的陽極溶解速率，但是卻使質量控制下金屬陽極的溶解速度提高
同時，迄今為止磁處理的研究還只是定性的，特別是沒有提出磁處理的機理
鑒于此，本文磁場協同強化銅電解，研究洛倫茲力和磁場梯度力對Cu2+的擴散、雜質離子濃度和陰極銅表觀質量的影響，并分析垂直取向磁場和水平取向磁場強化銅電解的機理
1 實驗方法1.1 實驗裝置
在原銅電解循環系統的基礎上添加旁路循環系統
實驗裝置由電解槽、循環泵(1)、閥門(1)、循環泵(2)、流量計、高位槽、垂直取向磁場、水平取向磁場、閥門(2)、閥門(3)組成，如圖1所示
其中電解槽的尺寸為15 cm×15 cm×40 cm，有效體積為1 L，上面架設陽極銅和始極片，陽極銅的尺寸為10 cm×1 cm×15 cm，始極片的尺寸為10 cm×
聲明：
“循環流速對磁化銅電解過程的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：姚夏妍,趙蕓蕓,王軍輝,牛永勝,魯興武
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2025年07月09日 ~ 11日 
