金属镀层(dùcénꞬ)的沉积原理第二章金属镀层的沉积原理(yuánlǐ)与工艺1.2电镀(diàndù)基本知识1.2.1电镀(diàndù)液◆主盐镀液中能在阴极上沉积所要求镀层金属的盐，用于提供镀层金属离子。主盐浓度必须保持一定范围，主盐浓度的变化会对电沉积过程及最后的镀层组织有影响。◆络合剂若镀液中主盐的金属离子为简单离子时，则镀层晶粒粗大，加入络合剂可将镀层金属离子络合成络离子，使其放电困难，提高阴极极化程度，有利于镀层结晶细化，改善镀液的分散能力和覆盖能力。◆导电盐对于电阻较大(jiàodà)的镀液，可加入导电能力高的强电解质，如某些碱金属或碱土金属来提高镀液导电能力。这类盐不参与电极反应，对主盐离子不起络合作用。◆缓冲剂：用来稳定溶液酸碱度的物质。同时(tóngshí)具有提高阴极电流密度和阴极极化，改善镀层组织的作用。◆阳极活化剂：镀液中能促进阳极活化的物质称为阳极活化剂。其作用在于提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常溶解。◆添加剂：不改变镀液性能的微量物质，却能显著改善镀层性能的物质，按所起作用可分为光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾剂等。1.2电镀(diàndù)基本知识1.2.2金属的电沉积过程★极化：当电流通过电极(diànjí)时，电极(diànjí)电位偏离平衡电极(diànjí)电位的现象。★过电位△：通常把某一电流密度下金属平衡电位与电极电位的差值。△＝平－★△是金属离子在阴极表面还原沉积的必要条件。实现金属的电沉积，必须(bìxū)依靠外部电源来给体系提供能量:临界晶核半径r、形核功△Ek和生核率W与△存在(cúnzài)如下关系：r＝σA/ρnF△△Ek=πhσ2A/ρnF△W=K·exp︱-πhσ2NA/ρnFRT△︱2、电镀(diàndù)过程的步骤与稳态过程2、电镀过程(guòchéng)的步骤与稳态过程(guòchéng)★液相中的传质步骤电解池中把反应粒子传送到电极的传质过程，可以由电迁移、对流、扩散三种方式进行。电迁移液相中的荷电离子在电场作用下向电极迁移的一种传质过程。对流液体各部分之间由于浓度差或密度差等原因而引起的流动，或因搅拌(jiǎobàn)作用引起的流动，称为对流。物质粒子随着液体流动而传送就是对流传质。★液相中的传质(chuánzhì)步骤扩散如果镀液中对某一组分而言存在着浓度梯度，那么，即使在静止的液体中也会发生该组分的高浓度部位向低浓度部位传送，称为扩散。①外电路，直流电源，测试仪表；②镀液；③与镀液接触的电极。★电镀(diàndù)池形成条件：①镀件作阴极②镀层金属作阳极③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液2、电镀(diàndù)反应★法拉第第一定律：电极上析出（或溶解）物质的重量与进行电解反应(fǎnyìng)时所通过的电荷（量）成正比。即m=kQm为电极上析出（或溶解）物质的质量；k为比例常数；Q为通过的电荷（量），Q＝It所以，m=kIt（3）阴极、阳极反应①阴极反应例如镀镍：主反应：Ni2++2e=Ni副反应：2H++2e=H2★电流效率：实际(shíjì)析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比，即：η＝（m′/m）×100％＝（m′/kIt）×100％m′－－实际(shíjì)析出物质的质量，m－－理论上应析出物质的质量。（3）阴极、阳极反应电流效率析氢的后果(hòuguǒ)：★电能消耗；★镀层出现麻点、针孔、氢脆、鼓泡，为避免氢脆，要增加一道退火工艺；★氢的析出，使阴极附近溶液中pH升高，产生氢氧化物沉积，夹杂在镀层中影响镀层质量。（3）阴极、阳极(yángjí)反应.②阳极(yángjí)反应第二章金属(jīnshǔ)镀层的沉积原理与工艺*量化根据法拉第电解(diànjiě)定律，可得出镀层厚度的计算公式T=DktCη/γ式中：Dk－阴极电流密度，A/dm2C－电化学当量，g/A·ht－电镀时间，hη－金属沉积的电流效率，％γ－沉积金属的比重，g/cm31.2.4电镀(diàndù)液的性质1.电镀(diàndù)液的分散能力（均镀能力）各种(ꞬèzhǒnꞬ)电解液中析出金属的电流效率与电流密度之间的关系如图所示。曲线I：表示在任何电流密度下，金属的电流效率均相等，在这种情况下，η近/η远＝1，T近/T远=Dk近/Dk远。则金属在阴极上分布程度较为均匀，如酸性镀Cu镀液；曲线II：表示电流效率随电流密度的提高而下降，一切氰化物或络合物电镀液都具有这样的特征。曲线III：表示电流效率随电流密度增大而增大，电镀Cr就是一典型例子，对于(duìyú)这种电镀液，根据公式可知，镀层分布很不均匀。1.2.4电