阴极铜质量不稳定是铜电解领域的重要问题，尤其是在高电流密度下阳极钝化、电解液中杂质离子超标以及阳极泥沉降困难已经成为影响电解铜质量的关键因素[1,2,3,4]
其中阳极钝化使铜酸比例失衡，导致析出杂质离子的概率增大
Mitra等[5]研究电位差和电流密度对铜镀层晶体形貌的影响时发现，钝化层主要是高电场引起电解液pH分布不均匀造成的，使整个系统铜酸比例失衡而导致电解液中杂质离子增多，危害最大的是As、Sb和Bi离子
Moats M S等[6]发现，砷锑铋离子是形成漂浮阳极泥的核心元素，而适当提高电解液中As5+浓度减少Sb和Bi离子有助于漂浮阳极泥沉降
但是，砷离子浓度超标又使电解液粘度提高，不利于铜电解的进行
Moats[7]还发现，Ni2+也是影响电解液粘度的重要因素
另外，在一定温度下离子浓度的变化使电解液的表面张力改变
因此，电解液的表面张力也是影响铜电解工艺的关键因素
Davenport等[8]研究铜电解液粘度和表面张力与电流效率的关系时发现，降低电解液粘度和表面张力有利于改善阴极铜的质量
而磁场影响离子水合作用使水溶液的粘度和表面张力改变，且出现多极值变化趋势[9]
Sueptitz等[10]将上述现象归因于磁处理过程中力的作用，如洛伦兹力、磁场梯度力以及顺磁性浓度梯度力
目前有关磁场强化铜电解的研究，主要集中在洛伦兹力与磁场梯度力对电子转移、质量传递和晶粒尺寸的影响[11,12]
例如，Heather A用梯度磁场改变了电沉积铜的晶粒尺寸[13]
Lu[14]发现，磁场不影响由电子转移控制的阳极溶解速率，但是却使质量控制下金属阳极的溶解速度提高
同时，迄今为止磁处理的研究还只是定性的，特别是没有提出磁处理的机理
鉴于此，本文磁场协同强化铜电解，研究洛伦兹力和磁场梯度力对Cu2+的扩散、杂质离子浓度和阴极铜表观质量的影响，并分析垂直取向磁场和水平取向磁场强化铜电解的机理
1 实验方法1.1 实验装置
在原铜电解循环系统的基础上添加旁路循环系统
实验装置由电解槽、循环泵(1)、阀门(1)、循环泵(2)、流量计、高位槽、垂直取向磁场、水平取向磁场、阀门(2)、阀门(3)组成，如图1所示
其中电解槽的尺寸为15 cm×15 cm×40 cm，有效体积为1 L，上面架设阳极铜和始极片，阳极铜的尺寸为10 cm×1 cm×15 cm，始极片的尺寸为10 cm×
声明：
“循环流速对磁化铜电解过程的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：姚夏妍,赵芸芸,王军辉,牛永胜,鲁兴武
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2025年05月23日 ~ 25日 
