超聲波作為促進化學清洗的手段，在電鍍企業(yè)中已經(jīng)有很普遍的應用，以至于超聲波清洗已經(jīng)成為一個專業(yè)，有了很多專業(yè)制造超聲波清洗設備的企業(yè)，說明對這種清洗手段的需求很大，它不僅僅只限于電鍍領域。這也不僅僅只是加強清洗的效果，因超聲波對化學反應等很多過程都有重要影響。

  (1)關于超聲波

大家知道，聲音是一種振蕩。人們的耳朵之所以能聽見聲音，是發(fā)聲的物體產(chǎn)生的振蕩通過空氣的振動傳到耳朵，引起耳膜共鳴而產(chǎn)生聽覺。凡是振蕩都有一定的頻率，耳朵能聽見的聲音的頻率范圍從20Hz到20000Hz。超過20000Hz以上的聲音，人類就聽不見了。這種超出人類聽覺范圍上限的聲波便簡稱為超聲波。

超聲波和聲波一樣，是一定物質的劇烈振蕩，可以在任何彈性或剛性體內傳播。由于超聲波在液體內的傳遞速度比在空氣中快得多，所以在電沉積過程中運用超聲波是比較方便的。

超聲波既然是一種物理場，就有其場強，一般以下式表示：

      I=Eu

式中I-超聲波的場強；  

E-單位體積的平均能量；

u-在介質中的傳播速度。其中單位體積的平均能量可以用下式求得

      E=1／2εV2L2

式中ε-介質密度；

V2-頻率；

      L2-振幅。

超聲波場強的單位為W／cm2。但是也常常標出所使用的頻率，單位為Hz。

(2)超聲波的去極化作用

早在20世紀30年代，就有人注意到了超聲波對電解過程的影響。發(fā)現(xiàn)在超聲波作用下，電解水的電壓下降了。后來有人在研究氫的析出電位時，也發(fā)現(xiàn)超聲波可以降低氫的析出電位，證明超聲波有去極化作用。并且隨著場強的增加，去極化作用也增加，可以達到很強的程度。電位值的變化可以從300mV到1000mV，這是很可觀的數(shù)值。

例如，在硫酸鈉溶液中，以2.5A／dm2的電流密度電解時，在弱超聲波作用下，在鉑電極上氫的析出電位是900mV，而在強超聲波作用下，氫的析出電位只有400mV。如果采用鋁電極，在弱超聲場內的析氫電位是1300mV，而在強超聲場內只有360mV。去極化作用非常明顯。

超聲波在液體內傳播時，會產(chǎn)生一種空化作用，使液體內產(chǎn)生一定的壓差。這種壓差效應會促使氣體迅速由陰極表面析出，并使氫離子的還原容易進行，從而降低了氫還原的超電壓。

研究表明，在超聲場內進行電鍍，金屬的析出電位也是降低的。在21kHz的超聲波作用下，使錫酸鈉鍍錫的電位下降400mV左右，采用瓦特型鍍鎳時，電位降低l00mV。如果沒有超聲波的作用，在這種低電位下，通常只有氫氧化物析出，但在有超聲波作用的條件下，卻有金屬鍍層析出。

美國的W．R．W01fe等在美國電化學協(xié)會發(fā)表的報告中，也指出了超聲波的去極化作用。他們在硫酸銅鍍銅液內，使用1000Hz、4W／cm2的超聲波，在1.5A／cm2的電流密度下，銅的析出電位由100mV變?yōu)?span lang=EN-US>35mV。

(3)超聲波的對電鍍過程的其他影響

但是，超聲波對電鍍過程的影響，不僅僅是去極化作用。超聲波是一種強力的攪拌器，使?jié)獠顦O化得以消除，可以使電鍍速度大大提高。例如，有人在超聲波作用下鍍銅，使用了高達140A／cm2的電流密度。有的資料顯示，在超聲波作用下，電鍍的速度可以提高50～100倍。

超聲波對電流效率也有明顯影響，通常都能提高陰極過程的電流效率，還可以擴大鍍層的光亮區(qū)域。同時，由于超聲波對氣泡的驅除作用，鍍層的針孔也會大大減少。

超聲波對電鍍過程的影響還遠不止是強攪拌作用，對電結晶過程也有影響。增加超聲波強度會使鍍層的結晶變細，尤其當金屬結晶過程的速度較慢時，超聲波對改善鍍層的結晶組織是最有效的，因此，使用超聲波可以防止產(chǎn)生粗粒結晶或樹枝狀鍍層。因為強烈的超聲波振蕩可以對粗糙結晶有粉碎作用，從而使晶粒變小。

超聲波不僅使鍍層細化，還可以提高鍍液的分散能力和均鍍能力。人們曾經(jīng)在一種細銅管的內壁鍍銀中采用了超聲波提高深度能力，這種銅管長28mm，但是直徑只有4mm，管長超過了直徑6倍，孔內不易鍍上(只會有置換層)。而產(chǎn)品的設計要求內壁鍍上一定厚度的鍍層。后來使用一臺功率為400W的超聲波發(fā)生器，在20～50kHz的頻率內，以0．5A／cm2的電流密度作用下鍍銀，結果獲得了滿意的結果，即孔內的鍍層結晶細致無孔，滿足了設計的要求。

超聲波的另一個特別的功能是可以促使獲得不易鍍出的鍍層。一般不易鍍出的金屬多半是易氧化、難還原的金屬，這類金屬離子的還原電位很負，在普通鍍液內不易鍍出來，即使有析出也很容易被鈍化。但是在超聲波的作用下，將使這類金屬的還原變得較為容易，例如在鋼上鍍鋁。

超聲波對陽極過程也有很大影響。有些鍍覆工藝由于陽極很容易鈍化而使工作時的電流密度急劇下降，以致無法電鍍。例如，在琥珀酸中鍍銀，如果用超聲波使陽極活化，就可以提高工作電流密度，使電鍍過程可以正常進行。