电沉积原理课件

第二章金属电沉积原理第二章金属电沉积原理金属离子还原的可能性获得金属镀层的可能性影响因素析出电位与H+/H2

的析出电位的关系电镀层的质量表1金属离子电沉积的可能性第一节电镀溶液

一、组成主盐络合物导电盐缓冲剂阳极活化剂添加剂（细化晶粒、整平、润湿等）第一节电镀溶液

二、类型1、单盐镀液（水合离子）io小，结晶细致，添加剂可起到整平和光亮作用io大，结晶粗糙疏松，必须加入添加剂才可获得结晶细致的镀层2、铬酸镀液（Cr2O72-和CrO42-离子）第一节电镀溶液

二、类型3、络合物镀液（络离子）氰化物镀液氢氧化物（羟基络合物）镀液焦磷酸盐镀液柠檬酸盐镀液酒石酸盐镀液（络合剂的游离量）第一节电镀溶液

二、类型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第二节金属沉积的电极过程

一、基本历程液相传质

（电迁移，扩散，对流）前置转换

（配位体转换，配位数、水化数降低）电子转移

（形成吸附原子）形成晶体

（表面扩散到生长点或形成晶核）第二节金属沉积的电极过程

二、金属离子放电的位置晶面棱边扭结点缺口孔穴第二节金属沉积的电极过程

三、电极反应与极化1、单盐镀液中金属离子的还原水化层的重排和水化数的降低金属离子的还原进入晶格第二节金属沉积的电极过程

三、电极反应与极化2、络盐镀液中金属离子的还原配位体转换配位数降低电子转移进入晶格第二节金属沉积的电极过程

三、电极反应与极化3、阳极的溶解钝化自溶解不溶性阳极第三节金属的电结晶吸附原子到生长点并入晶格，在原有基体金属的晶格上生长吸附原子相互聚集形成晶核，成为新的生长点第三节金属的电结晶

一、过电位在电结晶中的意义1、过饱和度在结晶过程中的作用结晶的必要条件影响形核速度和晶核长大的速度2、过电位在电结晶过程中的作用平衡电位过电位第三节金属的电结晶

二、形核理论二维平面生长理论过电位控制晶体生长第三节金属的电结晶

三、螺旋位错生长理论表面扩散步骤控制晶体生长第三节金属的电结晶

四、大电流时晶体的生长电子转移步骤控制晶体生长第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力Throwpower：

使镀层在宏观轮廓面上均匀分布的能力Coverpower：

使工件的低凹处和孔腔内的表面沉积上镀层的能力镀层的分布与电流的分布和电流效率的高低两方面因素有关第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力

一、电流在阴极上的分布1、初次电流分布（无极化）I1=V/R1I2=V/R2

I1/

I2=R2/R1=L2/L1=K只表示几何因素的影响

只适合极化很小的镀液第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力

一、电流在阴极上的分布2、二次电流分布（有极化）∵两个回路的电压相等（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续∵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：影响电流二次分布的因素：ΔL↓

↓

Δφ/ΔD↑L1↑第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力

二、金属镀层在阴极上的分布 电流的消耗去向：金属电沉积析出氢气其他副反应∴金属镀层的分布: 电流效率与电流密度的关系有三种： 影响小；更均匀；更不均匀第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力

三、镀液分散能力的测量1、远近阴极法（称重法）

范围：100%~-100%2、弯曲阴极法（测厚法）

第四节电镀溶液的分散能力和覆盖能力

四、镀液的覆盖能力及测量析出电位基体材料的性质

析氢过电位增大

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

金属析出过电位增大基体材料的表面状态续测量方法直角阴极法

适用于镀铬液内孔法

适用于覆盖能力好的镀液凹穴法第五节梯形槽的应用

一、梯形槽阴极上的电流分布1000mL

Dk=I(3.2557-3.0451lgL)267mL

Dk=I(5.1019-5.2401lgL)250mL

Dk=1.0680I(5.1019-5.2401lgL)第五节梯形槽的应用

二、梯形槽试验电流：一般1A；光亮2A；镀铬5A时间：5~10分范围：0.64~8.26cm；2.5~3.5cm也可用于计算T.P.（测量厚度）第五节梯形槽的应用

三、梯形槽的改进侧面开孔带孔隔板特那槽第六节镀液的整平作用

(LevelingPower)可填平金属表面的微观粗糙（<0.5mm）由电流和金属在微观表面上的分布所决定，又称为微观分散能力。

与宏观分散能力的差别：峰谷等电位扩散层沿外轮廓面的不均匀分布第六节镀液的整平作用

一、整平作用的形式几何整平（δ峰=δ谷）

谷深有所减小负整平（δ峰>δ谷）

谷深加深正整平（δ峰<δ谷）

谷深减小第六节镀液的整平作用

二、整平作用的机理1、整平剂的特点强烈吸附，极化阻抗大，提高阴极过电位；被还原或夹杂在镀层里，峰上的消耗大于谷中的消耗；受扩散过程控制，峰上的吸附大于谷中的吸附。续2、整平剂的扩散控制理论要点：

整平剂的极限扩散速度：JL=DCO/δ峰上扩散速度快，吸附多，极化阻抗大，电流密度小，金属沉积量少，谷中的情况正好相反，从而起到整平作用。续3、整平能力实验搅拌相当于峰；不搅拌相当于谷。（1）无整平剂小电流：D峰

≈D谷，几何整平大电流：D峰>D谷，负整平（2）有整平剂极化增大，峰上更大D峰<D谷，正整平续4、有整平能力的镀液的特点整平剂受扩散步骤控制电沉积受电子转移步骤控制第六节镀液的整平作用

三、整平能力的测定1、转盘电极法

δ=1.62