Über den Einfluss von Magnetfeldern auf Strömung und Stoffübergang bei der elektrochemischen Metallabscheidung

Diese Dissertation befasst sich mit der Untersuchung des Einflusses von Magnetfeldern während der elektrochemischen Abscheidung von Metallen. Lorentz- und magnetische Gradientenkräfte können genutzt werden, um eine geeignete Strömung im Elektrolyt anzufachen und damit den Stoffübergang nutzbringend zu beeinflussen.

Untersucht werden kleine Elektrolysezellen mit senkrechten Wandelektroden, in denen die Auftriebskraft eine vertikal inhomogene Abscheidung verursacht. Homogene Magnetfelder führen hier hauptsächlich zu horizontalen Konvektionsmustern, die nur geringen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Abscheidung haben. Daher werden anschließend geeignete inhomogene Magnetfelder untersucht. Mit Hilfe der hier resultierenden Lorentzkräfte kann direkt mit der Naturkonvektion interagiert und somit eine deutliche Vergleichmäßigung der Abscheidung erreicht werden.

Im zweiten Teil der Arbeit wird die Wirkung inhomogener Magnetfelder bei Elektrolysevorgängen mit paramagnetischen oder diamagnetischen Ionen untersucht. Es wird gezeigt, wie die hier wirkenden Gradientenkräfte zur Erzielung strukturierter Abscheidungen im mm- und Mikrometerbereich genutzt werden können. Analytische und numerische Untersuchungen liefern erstmalig eine konsistente Erklärung der bisherigen experimentellen Ergebnisse. Zur Erzielung invers strukturierter Abscheidungen diamagnetischer Metallionen kann der Einfluss elektrochemisch inerter parmagnetischer Ionen auf die Richtung der lokalen Konvektion und damit auf den Charakter der Strukturierung ausgenutzt werden.