文档介绍：COMSOL Multiphysics电镀工艺的最优化设计
从当今金属价格动态上可以看出,金属都可以用"珍贵"来形容。因此，像PEM这样的电镀公司都在寻求减少电镀过程中金属用量的办法。 通过COMSOL Multiphysics的学****和使COMSOL Multiphysics电镀工艺的最优化设计
从当今金属价格动态上可以看出,金属都可以用"珍贵"来形容。因此，像PEM这样的电镀公司都在寻求减少电镀过程中金属用量的办法。 通过COMSOL Multiphysics的学****和使用，PEM工程师取得了重要的进展，成功地把电解过程中金属用量降低了10%~30%。
卷轴组件
PEM公司主要涉及表面的处理和修整，特长是卷对卷电镀, 2007年的销售额将近有2千万欧元。可以为客户提供从几百到几千米长的卷轴，卷带上通过电镀上一系列连续的金属镀层。在工厂加工过程中，首先展开卷轴上的卷带或者传送带，然后卷带经过一些列精密的加工过程，包括清洗、电镀、冲洗三个阶段。加工过程的速度一般在1~20m/min（图1）。
图1 工厂中卷到卷的电镀装置。实心卷轴或者异形金属板通过电解池，根据
电流的分布以及防护罩的安置位置来控制金属在卷带的表面沉积。
在金属电镀过程中，卷带要通过一个反应池，反应池中有源源不断的电解液补充进来。卷带连接在电源一端充当阴极，与电镀池中电解液一起构成完整的电路回路。
要获得均匀的电镀层相对来说是很困难的。因为卷带（阴极）是竖立着阳极位于它的两侧，电势场的分布沿卷带一侧上升，卷带顶部形成环路，从卷带另一侧下降。电流密度沿着法向梯度方向集中分布在切向梯度方向（图2）。这就常说的边缘效应。
图2 卷带两侧电镀层厚度的对比。蓝色曲线是没有防护罩时卷带表面金属镀层的厚度。
使用了防护罩消除了边缘效应后，如图中红色曲线所示,金属镀层厚度和均匀性都有了提高。
为了防止边缘效应，PEM公司设计了绝缘的防护罩，卷带通过电镀池的同时穿过防护罩。由于防护罩是绝缘材料，所以不会对电镀池产生影响，防护罩的设计使得电势线必须沿着平行卷带宽的方向，以及卷带表面的梯度方向。图2中红色曲线展示了增加了防护罩之后的镀层改变。
没有蓝本的防护罩设计
防护罩的形状与卷轴上的组件形状、电镀材料以及镀层厚度、电解液浓度、卷带传输速度密切有关。实验上开发防护罩需要制作许多样式的样本，并且要耗费大量的时间进行测试甄别。所以PEM利用COMSOL Multiphysics软件帮助他们更好的理解现象内潜在的机理，从而为不同的电镀过程设计合适的防护罩。
多物理场模型考虑了多种效应：电流的传导介质、电解液斯托克斯流动、电动流模拟质量输运过程。PEM公司的研究人员利用COMSOL Multiphysics中的化工模块来处理这些问题。
节省大量的材料
PEM公司成功的设计了防护罩，解决了大部分产品电镀过程中的问题。他们下一步的目标是利用 COMSOL Multiphysics研究极限电流效应并设计在阴极表面具有很高流速的电镀池，进而提高电镀过程的生产效率。如果能够更好的实现金属离子的补充，就可以提高电流密度和生产效率（图3）。
图3 为了理解几何效应、流体流动以及防护罩位置对电镀过程的影响，PEM公司工程师创建了这个仿真模型。
上图展示了防护罩接触范围内金沉积的情况