第二章电镀理论基础（4学时）ppt课件.ppt

《第二章电镀理论基础（4学时）ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章电镀理论基础1.电极过程1.1阴极反应(掌握)1.2阳极反应（自学）1.3槽电压（了解）2.金属的电结晶4.电解液的分散能力、覆盖能力和整平能力3.电镀合金的电化学条件阴极主反应：Ni2++2e=Ni[Cu(CN)3]2-+e=Cu+3CN-阴极副反应：2H++2e=H21.1阴极反应过程（掌握）Q3:如何使形成的镀层致密、镀层均匀、镀层与基体结合牢固？Q2:为什么会发生副反应？Q1:如何能使镀层金属离子发生还原反应，沉积出金属？问题电极反应（相界面上）aRbO+ne当电极反应处于平衡状态，正反应速度与逆反应速度相等

2、，净反应速度等于零。平衡状态下的电极电位为平衡电位Ee（Nernst公式）例1简单金属离子的还原反应Ni2++2e=Ni例2络合金属离子的还原反应，[Cu(CN)3]2-+e=Cu+3CN-平衡电位Ee和金属析出电位E析如果有外加电流流入电极，电极电位将偏离Ee，称为电极反应“极化”。极化的程度称为“过电位”(超电压)=E-Ee阳极极化：电位向正方向偏离，a=E-Ee>0阴极极化：电位向负方向偏离，c=E-Ee<0平衡电位Ee和金属析出电位E析极化状态下正反应速度i与逆反应速度i不再相等i外加=i-i要使电极反应成

3、为还原反应，必须使其发生阴极极化，电镀中向工件通入阴极电流。平衡电位Ee反应速度i=i-i=0，电极反应既不表现为氧化反应，也不表现为还原反应阳极极化a反应速度i=i-i>0，正反应大于逆反应速度，电极反应表现为氧化反应。Ea阴极极化c反应速度i=i-i<0，正反应小于逆反应速度，电极反应表现为还原反应。Ec电极反应aRbO+ne析出电位E析使金属离子还原反应速度达到一定数值，因而工件上有镀层沉积出来的阴极电位称为金属的析出电位E析(或放电电位、沉积电位)。E析=Ee-

4、ηc析

5、只有当阴极电位Ec，负移到金属析出电位以

6、负，即Ec>E析，则被镀金属析出时，阴极副反应一定能发生E析<

7、)在Cu2+溶液镀铜时，不会发生析氢反应。酸性Ni2+溶液镀镍时可能发生析氢反应。[Cu(CN)3]2-溶液镀铜时，一定发生析氢反应。07140-1Cu2++2e=Cu的E0Ni2++2e=Ni的E0[Cu(CN)3]2-+e=Cu+3CN-的E0pHE(V)2H++2e=H2各步骤是串联过程，达到稳态时，速度由最困难的步骤决定的，即各步骤中阻力最大，控制着整个电极反应的速度，称为速度控制步骤(RDS)。电极反应为什么会极化？因为各步骤都存在阻力(3)新相生成：金属原子形成金属晶体(电结晶)电镀阴极反应de步骤(1)液相传

8、质：金属离子由溶液主体向电极表面迁移。(2)电子转移：金属离子在电极表面得到电子发生还原反应，生成金属原子。电极反应的动力学规律电化学极化控制的电极反应电化学极化：液相传质的阻力可以忽略不计，电子转移步骤的阻力所造成的极化。也叫做活化极化。动力学方程式微极化在极化很小(过电位c的绝对值小于10mV),电极反应速度ic与c成正比强极化在极化比较大(即过电位c较大，比如大于120mV)时，电极反应速度ic与过电位c之间符合Tafel方程式在电镀过程中，阴极反应的过电位c的绝对值一般都大于120mV(为什么？)。动力学

9、参数i0对电化学极化控制的电极反应，交换电流密度i0----是最基本的动力学参数i0愈大在相同过电位c下，电极反应速度ic愈大，电子转移步骤阻力愈小，电极反应愈容易进行。（反之亦然）i0愈大，达到相同电极反应速度，所需的过电位c愈小，极化电位愈靠近平衡电位，即电极反应的极化性能愈弱（反之亦然）在电镀中，常降低金属离子还原反应的交换电流密度i0，使电化学极化增大-----电沉积的晶核形成速度快，镀层晶粒细密。浓差极化控制的电极反应浓差极化：电子转移的阻力可以忽略不计，液相传质步骤的阻力所造成的极化。也叫做浓度极化

10、。CCbCs溶液金属：扩散层厚度电极反应速度等于反应物通过阴极表面扩散层的扩散速度动力学参数id当电极表面反应物浓度Cs减小到零，阴极反应速度达到最大值id，极限扩散电流密度动力学方程式当ic增大时(阴极反应速度)，c(浓)增大当icid，c(浓)当id增大时，则c(浓)减小