電沉積原理課件

第二章金屬電沉積原理第二章金屬電沉積原理金屬離子還原的可能性獲得金屬鍍層的可能性影響因素析出電位與H+/H2

的析出電位的關系電鍍層的質量表1金屬離子電沉積的可能性第一節(jié)電鍍溶液

一、組成主鹽絡合物導電鹽緩沖劑陽極活化劑添加劑（細化晶粒、整平、潤濕等）第一節(jié)電鍍溶液

二、類型1、單鹽鍍液（水合離子）io小，結晶細致，添加劑可起到整平和光亮作用io大，結晶粗糙疏松，必須加入添加劑才可獲得結晶細致的鍍層2、鉻酸鍍液（Cr2O72-和CrO42-離子）第一節(jié)電鍍溶液

二、類型3、絡合物鍍液（絡離子）氰化物鍍液氫氧化物（羥基絡合物）鍍液焦磷酸鹽鍍液檸檬酸鹽鍍液酒石酸鹽鍍液（絡合劑的游離量）第一節(jié)電鍍溶液

二、類型Zn2+，[Zn(NH3)4]2+，[Zn(CN)4]2-φo(Zn2+/Zn)=-0.763Vφo{[Zn(CN)4]2-/Zn}=φo(Zn2+/Zn)-(0.05916/2)

lgK{[Zn(CN)4]2-}=-1.26Vφo{[Zn(NH3)4]2+/Zn}=-1.03V第二節(jié)金屬沉積的電極過程

一、基本歷程液相傳質

（電遷移，擴散，對流）前置轉換

（配位體轉換，配位數、水化數降低）電子轉移

（形成吸附原子）形成晶體

（表面擴散到生長點或形成晶核）第二節(jié)金屬沉積的電極過程

二、金屬離子放電的位置晶面棱邊扭結點缺口孔穴第二節(jié)金屬沉積的電極過程

三、電極反應與極化1、單鹽鍍液中金屬離子的還原水化層的重排和水化數的降低金屬離子的還原進入晶格第二節(jié)金屬沉積的電極過程

三、電極反應與極化2、絡鹽鍍液中金屬離子的還原配位體轉換配位數降低電子轉移進入晶格第二節(jié)金屬沉積的電極過程

三、電極反應與極化3、陽極的溶解鈍化自溶解不溶性陽極第三節(jié)金屬的電結晶吸附原子到生長點并入晶格，在原有基體金屬的晶格上生長吸附原子相互聚集形成晶核，成為新的生長點第三節(jié)金屬的電結晶

一、過電位在電結晶中的意義1、過飽和度在結晶過程中的作用結晶的必要條件影響形核速度和晶核長大的速度2、過電位在電結晶過程中的作用平衡電位過電位第三節(jié)金屬的電結晶

二、形核理論二維平面生長理論過電位控制晶體生長第三節(jié)金屬的電結晶

三、螺旋位錯生長理論表面擴散步驟控制晶體生長第三節(jié)金屬的電結晶

四、大電流時晶體的生長電子轉移步驟控制晶體生長第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力Throwpower：

使鍍層在宏觀輪廓面上均勻分布的能力Coverpower：

使工件的低凹處和孔腔內的表面沉積上鍍層的能力鍍層的分布與電流的分布和電流效率的高低兩方面因素有關第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力

一、電流在陰極上的分布1、初次電流分布（無極化）I1=V/R1I2=V/R2

I1/

I2=R2/R1=L2/L1=K只表示幾何因素的影響

只適合極化很小的鍍液第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力

一、電流在陰極上的分布2、二次電流分布（有極化）∵兩個回路的電壓相等（V1=V2）∴I1R1+(φA-φ1)=I2R2+(φA–φ2)I1R1–φ1=I2R2–φ2即：φ1–φ2=I1R1–I2R2∵R=

L/S；I=DS∴φ1–φ2=D1L1–D2L2續(xù)∵L2=L1+ΔL∴φ1–φ2=D1L1–D2L1–D2ΔL令：–Δφ=φ1–φ2；ΔD=D1–D2 Δφ=D2ΔL–

L1ΔD Δφ/(

ΔD)=D2ΔL/ΔD–L1

Δφ/(

ΔD)+L1=D2ΔL/(D1–D2)∴∴得：影響電流二次分布的因素：ΔL↓

↓

Δφ/ΔD↑L1↑第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力

二、金屬鍍層在陰極上的分布 電流的消耗去向：金屬電沉積析出氫氣其他副反應∴金屬鍍層的分布: 電流效率與電流密度的關系有三種： 影響??；更均勻；更不均勻第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力

三、鍍液分散能力的測量1、遠近陰極法（稱重法）

范圍：100%~-100%2、彎曲陰極法（測厚法）

第四節(jié)電鍍溶液的分散能力和覆蓋能力

四、鍍液的覆蓋能力及測量析出電位基體材料的性質

析氫過電位增大

Pt,Pd,Ni,Fe,Ag,Cu,Zn,Sn,Hg,Cd,Pb

金屬析出過電位增大基體材料的表面狀態(tài)續(xù)測量方法直角陰極法

適用于鍍鉻液內孔法

適用于覆蓋能力好的鍍液凹穴法第五節(jié)梯形槽的應用

一、梯形槽陰極上的電流分布1000mL

Dk=I(3.2557-3.0451lgL)267mL

Dk=I(5.1019-5.2401lgL)250mL

Dk=1.0680I(5.1019-5.2401lgL)第五節(jié)梯形槽的應用

二、梯形槽試驗電流：一般1A；光亮2A；鍍鉻5A時間：5~10分范圍：0.64~8.26cm；2.5~3.5cm也可用于計算T.P.（測量厚度）第五節(jié)梯形槽的應用

三、梯形槽的改進側面開孔帶孔隔板特那槽第六節(jié)鍍液的整平作用

(LevelingPower)可填平金屬表面的微觀粗糙（<0.5mm）由電流和金屬在微觀表面上的分布所決定，又稱為微觀分散能力。

與宏觀分散能力的差別：峰谷等電位擴散層沿外輪廓面的不均勻分布第六節(jié)鍍液的整平作用

一、整平作用的形式幾何整平（δ峰=δ谷）

谷深有所減小負整平（δ峰>δ谷）

谷深加深正整平（δ峰<δ谷）

谷深減小第六節(jié)鍍液的整平作用

二、整平作用的機理1、整平劑的特點強烈吸附，極化阻抗大，提高陰極過電位；被還原或夾雜在鍍層里，峰上的消耗大于谷中的消耗；受擴散過程控制，峰上的吸附大于谷中的吸附。續(xù)2、整平劑的擴散控制理論要點：

整平劑的極限擴散速度：JL=DCO/δ峰上擴散速度快，吸附多，極化阻抗大，電流密度小，金屬沉積量少，谷中的情況正好相反，從而起到整平作用。續(xù)3、整平能力實驗攪拌相當于峰；不攪拌相當于谷。（1）無整平劑小電流：D峰

≈D谷，幾何整平大電流：D峰>D谷，負整平（2）有整平劑極化增大，峰上更大D峰<D谷，正整平續(xù)4、有整平能力的鍍液的特點整平劑受擴散步驟控制電沉積受電子轉移步驟控制第六節(jié)鍍液的整平作用

三、整平能力的測定1、轉盤電極法

δ=1.62