电镀工艺学-金属电沉积理论课件.ppt

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1、电镀工艺学第二章金属电结晶PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization1金属电结晶的基本概念定义：通常把金属离子或络离子的放电并形成金属晶体的过程称为金属电结晶1金属电结晶的界面反应至少包括放电和结晶两个连续的步骤，即电化学步骤和电结晶步骤，动力学规律交迭，极化曲线复杂、数据分析困难；2固体表面不均匀，结晶过程中电极表面不断变化；3对大多数金属而言，界面步骤都进行的很快，用经典电化学测量极化曲线的方法不能揭示界面动力学规律。PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization

2、2自电化学暂态测量方法出现以来，采用暂态可减少浓差极化，使电极表面变化轻微，或用液体电极撇开结晶过程，如此，才对电结晶过程有了一个较统一的认识。目前，电结晶的研究理论与实践仍有很大差距，而由于多种综合因素的影响使其在解决电化学结晶的实际问题时，现有理论还不能很好的解释。PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization32.1金属离子还原的可能性表2-1可能电沉积的元素ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0LiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaSeTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAs

3、SeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn稀土水溶液中可能电沉积氰化物电解液可以电沉积非金属PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization42.2镀液的组成与类型2.2.1镀液的组成PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization图2-1电解液中各种物质的关系5PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization2.

4、2.2镀液的类型图2-2电解液分类62.3金属沉积过程与电结晶P152.3.1金属离子的还原1）简单盐金属离子的还原2）络合物电解液中金属离子的还原3）影响因素PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization7简单金属离子还原时的极化在电镀工艺中被沉积金属的盐类称为主盐。主盐可由简单盐、复盐和络盐担任。当用简单盐或复盐配制电解液时，能够电离出简单金属离子，故称为简单盐电解液。可能的历程:电极表面层中金属离子周围水分子重排→电子越迁→失去剩余水化层进入晶格。根据金属离子阴极还原时极化的大小，可分成两类:1.电化学极化较小的金属体系:

5、当从铜、银、锌、镉、铅、锡等金属的简单盐溶液中沉积这些金属时极化都很小，即交换电流密度都很大。PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization8如：1MZnSO480mA/cm20.2MPb(NO3)242mA/cm2但所得镀层不致密，结晶粗大。2.电化学极化较大的金属体系当铁、钴、镍等金属从硫酸盐或氯化物中电沉积时，它们的交换电流密度都很小，如1MFeSO4中=1×10-8A/cm2(1×10-5mA/cm2)NiSO4中=1×10-9A/cm2(1×10-6mA/cm2)它们的极化原因是电化学引起的，因此是电化学极化，并可从简

6、单盐中沉积出致密的镀层。PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization9PlatingtechnologyChapterⅡMetalelectrocrystallization表2-2室温下某些电极反应的交换电流密度电极电极反应溶液组成i0/A·cm-2HgNiFeCuZnHgPtHgHgHgH++e=½H2½Ni2++e=½Ni½Fe2++e=½Fe½Cu2++e=½Cu½Zn2++e=½Zn½Zn2++e=½ZnH++e=½H2Na++e=Na½Pb2++e=½Pb½Hg2+2+e=Hg0.5mol/LH2SO41.0mol

7、/LNiSO41.0mol/LFeSO41.0mol/LCuSO41.0mol/LZnSO41×10-3mol/LZn(NO3)＋1.0mol/LKNO30.1mol/LH2SO41×10-3mol/LN(CH3)4OH＋1.0mol/LNaOH1×10-3mol/LPb(NO3)2＋1.0mol/LKNO31×10-3mol/LHg2(NO3)2＋2.0mol/LHClO45×10-132×10-91×10-82×10-52×10-57×10