年电镀工艺课件金属电沉积

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1、第二章金属电沉积§2.1金属离子阴极还原的可能性§2.2金属电结晶的基本历程§2.3金属析氢过电位§2.4电镀层的结构和性能§2.5金属络离子还原时的极化§2.6金属的E-pH图及其在电镀领域中的应用§2.7电解液对沉积层结构的影响§2.8电解规范对沉积层结构的影响§2.9析氢的影响§2.10基体金属对镀层的影响、镀前预处理对镀层的影响§2.11电镀的阳极过程§2.1金属离子阴极还原的可能性K

2、身的电化学性质，还与电极上的氢离子析出电势有关元素周期表金属以配离子形式存在，则金属析出电位负移碲砹在氰化物溶液中，只有（铜分族）及在（铜分族右方）的金属元素才能在电极上析出。即分界线的位置向右移动了。能够导致分界线变化的情况1．若金属电极过程的还原产物不是纯金属而是合金，则反应产物中金属的活度比纯金属小，因而有利于还原反应的实现，例如汞齐的生成现象；还常观察到欠电势沉积现象。又称汞合金，是汞与一种或几种其他金属所形成的合金。汞碱金属碱土金属稀土金属汞齐：碱金属——锂﹑钠﹑钾﹑铷﹑铯﹑钫碱土金属——

3、铍、镁、钙、锶、钡、镭稀土金属——元素周期表中IIIB族中钪、钇、镧系17种元素的总称在异种金属表面上，可在比平更正的电势沉积出单原子层或不足单原子层的金属，称为“欠电势沉积”。欠电势沉积：２．若溶液中金属离子以比简单水化离子更稳定的络离子形式存在，则为了实现还原反应就必须由外界供给更多的能量，因而体系的平变得更负，使离子析出较为困难，例如氰化物溶液中铁族金属无法电沉积出来。利用这一原理，电镀锌时，常采用络合剂来掩蔽铁族金属。３．在非水溶剂中，金属离子的溶剂化能有可能与水化能相差很大，此外，各种

4、溶剂的分解电势也各不相同，因此某些在水溶液中不能在电极上析出的金属可以在适当的有机溶剂中电沉积出来，例如，Li，Al，Mg等金属不能自水溶液中电沉积，但可以从适当的有机溶剂中电沉积出来。电极的极化电极过程历程液相传质步骤电子转移步骤液相传质步骤新相生成步骤(晶态或气态)前置的表面转化步骤后继的表面转化步骤及平行的表面转化步骤电极过程中的速度由最慢的单元步骤控制。单位面积电极上通过的电流强度，通常以A/dm2表示。电流密度：电极电势：在标准状态下，某电极与标准氢电极（作为负极）组成原电池，所测得的电动

5、势称为该电极的氢标准电极电势，简称电极电势。平衡电极电势：金属浸在只含有该金属盐的电解液中，达到平衡时所具有的电极电势，即电极反应处于热力学平衡状态时的电极电势称为平衡电极电势。标准电极电势：在标准状态下，即电极反应中所有反应物与产物的活度（或逸度）均等于1时的平衡电极电势称为标准电极电势。电化序：将各物质的标准电极电势按次序排列成表，这个表称为金属的电化序。它反映了金属氧化和还原的能力。直流电通过电极时，阴极电势偏离平衡电势向负的方向移动的现象。指电流通过电极时，电极电势偏离其平衡电势的现象。直流

6、电通过电极时，阳极电势偏离平衡电势向正的方向移动的现象。极化：阴极极化：阳极极化：电极极化状况与镀层质量的关系适当提高阴极极化的程度，可使镀层细致、光亮、分散能力好。极化产生的示意图通常将某一电流密度下的电极电势与其平衡电极电势之差称为过电位。或称为超电势。过电位：阴极过电位阳极过电位由于原子进入电极的晶格存在困难而引起的过电位称为结晶过电位。由于液相传质步骤控制整个电极过程速度而引起的过电位称为浓度过电位；由于表面转化步骤控制整个电极过程速度而引起的过电位称为反应过电位；过电位分类由于电子转移步骤

7、控制整个电极过程速度而引起的过电位称为电子转移过电位；电子转移过电位：浓度过电位：反应过电位：结晶过电位：极化电化学极化浓差极化转化反应引起的极化结晶过程引起的极化电镀增加极化电极反应速度电子传递速度离子传递速度极化产生的原因是由于电极反应过程中某一步骤速度缓慢所引起的。转化反应速度结晶反应速度由于电极上电化学反应速度小于外电路电子运动速度而产生的极化称为电化学极化或活化极化。电化学极化：由于电极表面附近反应物或反应产物的扩散速度小于电化学反应速度而产生的极化，称为浓差极化或浓度极化。浓差极化：由于

8、表面转化步骤(包括前置、后继及平行转化)的反应速度小于电化学反应速度而产生的极化，称为转化反应引起的极化。转化反应引起的极化：由于电结晶步骤反应速度小于电化学反应速度而产生的极化，称为结晶过程引起的极化。结晶过程引起的极化：注意在电镀过程中，产生阴极极化的原因，一般是电化学极化和浓差极化现象共存，只是随条件的变化而有所侧重。电流密度很小以电化学极化为主电流密度较大往往发生浓差极化在不加添加剂的简单盐溶液中主要是浓差极化起作用金属和其他物质（如氢气）在阴极上开始镀出的电