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抵抗体電極の解析事例

epps-resiele2.gif めっき前の電極抵抗が大きく、めっきによる金属皮膜の膜厚変化とともに電極抵抗が大きく変化し、電解槽全体の電位分布が時間変化する場合の解析事例です。先の事例では、電極抵抗が極端に小さく無視できると仮定しています。しかし、この場合は電極抵抗が無視できず、さらに電極抵抗が時間変化します。このような場合に、堆積要素と過電圧要素を使用して、電解液と電極を一括した解析を行います。
 モデルは、左より39mmの位置に幅2mmの切り込みがある薄膜(シート抵抗100mΩ/□)に両端から給電し、硫酸銅めっきをした場合です。下段から薄膜、堆積要素、過電圧要素、電解液、アノードの構成になっています。最初、堆積要素と過電圧要素は厚さ1mmで要素を作成し、最後に節点移動により厚さ0にします。堆積要素と過電圧要素を作成する場合は、要素の節点構成で第2節点が要素の長手方向(厚さ0でない)の節点である必要があります。また、めっきにより時間的に移動する節点(過電圧要素を構成する)に、皮膜の成長方向と材料特性値を与えます。

解析条件

めっき液               硫酸銅めっき液
めっき液の電気伝導度       50S/m
電極の電気伝導度         10000S/m 厚さ 1mmの場合シート抵抗 100mΩ/□
銅の電気伝導度          5.9x107S/m
銅の電気化学当量         3.29x10-7kg/C
銅の密度              8900kg/m3
電流効率              1.0
電流-電位曲線(カソード)   η=1.5x10-4 i     η 過電圧(V)
電流-電位曲線(アノード)   η=5.0x10-4 i     i 電流密度(A/m2)
平均電流密度           3.0A/dm2
めっき時間             40min

モデル形状

eppsrfig.gif

解析結果

等電位線図

eppsrv1.gifめっき時間 5sec

eppsrv2.gifめっき時間 15sec

eppsrv4.gifめっき時間 1min

eppsrv6.gifめっき時間 3min

eppsrv8.gifめっき時間 10min

eppsrv10.gifめっき時間 40min

電流ベクトル図

eppsrj1.gifめっき時間 5sec

eppsrj2.gifめっき時間 15sec

eppsrj4.gifめっき時間 1min

eppsrj6.gifめっき時間 3min

eppsrj8.gifめっき時間 10min

eppsrj10.gifめっき時間 40min

カソードの電位分布

eppsrp1.gifstep1:5s setp2:15s setp3:30s setp4:1m setp5:2m


eppsrp2.gifstep6:3m setp7:5m setp8:10m setp9:20m setp10:40m


カソードの電流分布

eppsri1.gifstep1:5s setp2:15s setp3:30s setp4:1m setp5:2m


eppsri2.gifstep6:3m setp7:5m setp8:10m setp9:20m setp10:40m


カソードの膜厚分布

eppsrt1.gifstep1:5s setp2:15s setp3:30s setp4:1m setp5:2m


eppsrt2.gifstep6:3m setp7:5m setp8:10m setp9:20m setp10:40m


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