第2章2011 2012年电镀工艺课件金属电沉积

第二章 金属电沉积 §2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7 §2.8 金属离子阴极还原的可能性 金属电结晶的基本历程 金属析氢过电位 电镀层的结构和性能 金属络离子还原时的极化 金属的E-pH图及其在电镀领域中的应用 电解液对沉积层结构的影响 电解规范对沉积层结构的影响

§2.9 析氢的影响 §2.10 基体金属对镀层的影响、镀前预处 理对镀层的影响 §2.11 电镀的阳极过程

§2.1 金属离子阴极还原的可能性

K<Ca<Na<Mg<Al<Zn<Fe<Sn<Pb<H<Cu<Hg<Ag<Pt<Au

金属离子能否还原：取决于本身的电化学 性质，还与电极上的氢离子析出电势有关

元素周期表

碲 砹

金属以配离子形式存在，则金属析出电位负移

在氰化物溶液中，只有(铜分族)及在 (铜分族右方)的金属元素才能在电极上 析出。即分界线的位置向右移动了。

能够导致分界线变化的情况

1.若金属电极过程的还原产物不是纯金属 而是合金，则反应产物中金属的活度比纯金 属小，因而有利于还原反应的实现，例如汞 齐的生成现象；还常观察到欠电势沉积现象。

汞齐： 又称汞合金，是汞与一种或几种其他 金属所形成的合金。碱金 属

汞稀土 金属 碱土 金属

碱金属——锂﹑钠﹑钾﹑铷﹑铯﹑钫 碱土金属——铍、镁、钙、锶、钡、镭 稀土金属——元素周期表中IIIB族中钪、钇、 镧系17种元素的总称

欠电势沉积： 在异种金属表面上，可在比 平更正的电势沉积出单原子层或不足单原 子层的金属，称为“欠电势沉积”。

2.若溶液中金属离子以比简单水化离子更 稳定的络离子形式存在，则为了实现还原反 应就必须由外界供给更多的能量，因而体系 的 平变得更负，使离子析出较为困难，例如 氰化物溶液中铁族金属无法电沉积出来。利 用这一原理，电镀锌时，常采用络合剂来掩 蔽铁族金属。

3.在非水溶剂中，金属离子的溶剂化能有 可能与水化能相差很大，此外，各种溶剂的 分解电势也各不相同，因此某些在水溶液中 不能在电极上析出的金属可以在适当的有机 溶剂中电沉积出来，例如，Li,Al,Mg等金 属不能自水溶液中电沉积，但可以从适当的 有机溶剂中电沉积出来。

电极的极化

电极过程历程液相传质步骤前置的表面转化步骤

电子转移步骤后继的表面转化步骤 及平行的表面转化步骤

液相传质步骤

新相生成步骤 (晶态或气态)

电极过程中的速度由最慢的单元步骤控制。

电流密度：单位面积电极上通过的电流强度， 通常以A/dm2表示。

电极电势：在标准状态下，某电极与标准 氢电极(作为负极)组成原电池，所测得

的电动势称为该电极的氢标准电极电势， 简称电极电势。 平衡电极电势：金属浸在只含有该金属盐 的电解液中，达到平衡时所具有的电极电 势，即电极反应处于热力学平衡状态时的 电极电势称为平衡电极电势。

标准电极电势：在标准状态下，即电极反 应中所有反应物与产物的活度(或逸度) 均等于1时的平衡电极电势称为标准电极电 势。 电化序：将各物质的标准电极电势按次序 排列成表，这个表称为金属的电化序。它 反映了金属氧化和还原的能力。