《电沉积原理》.ppt

第二章 金属电沉积原理1整理ppt第二章 金属电沉积原理1.1.金属离子还原的可能性2.2.获得金属镀层的可能性影响因素n n析出电位n n与H+/H2 的析出电位的关系n n电镀层的质量2整理ppt表1 金属离子电沉积的可能性3整理ppt第一节 电镀溶液一、组成1.1.主盐2.2.络合物3.3.导电盐4.4.缓冲剂5.5.阳极活化剂6.6.添加剂（细化晶粒、整平、润湿等）4整理ppt第一节 电镀溶液二、类型1、单盐镀液（水合离子）n nio 小，结晶细致，添加剂可起到整平和光亮作用n nio 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）5整理ppt第一节 电镀溶液二、类型3、络合物镀液（络离子）n n氰化物镀液n n氢氧化物（羟基络合物）镀液n n焦磷酸盐镀液n n柠檬酸盐镀液n n酒石酸盐镀液（络合剂的游离量）6整理ppt第一节 电镀溶液二、类型n nZn2+，Zn(NH3)42+，Zn(CN)42-n no(Zn2+/Zn)=-0.763Vn noZn(CN)42-/Zn=o(Zn2+/Zn)-(0.05916/2)lgKZn(CN)42-=-1.26Vn noZn(NH3)42+/Zn=-1.03V7整理ppt第二节 金属沉积的电极过程一、基本历程n n液相传质（电迁移，扩散，对流）n n前置转换（配位体转换，配位数、水化数降低）n n电子转移（形成吸附原子）n n形成晶体（表面扩散到生长点或形成晶核）8整理ppt第二节 金属沉积的电极过程二、金属离子放电的位置n n晶面n n棱边n n扭结点n n缺口n n孔穴9整理ppt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n n水化层的重排和水化数的降低n n金属离子的还原n n进入晶格10整理ppt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n n配位体转换n n配位数降低n n电子转移n n进入晶格11整理ppt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n n钝化n n自溶解n n不溶性阳极12整理ppt第三节 金属的电结晶n n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n n吸附原子相互聚集形成晶核，成为新的生长点13整理ppt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n n结晶的必要条件n n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n n平衡电位n n过电位14整理ppt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15整理ppt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16整理ppt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17整理ppt第四节 电镀溶液的分散能力和覆盖能力n nThrow power：使镀层在宏观轮廓面上均匀分布的能力n nCover power：使工件的低凹处和孔腔内的表面沉积上镀层的能力n n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18整理ppt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/R1 I2=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19整理ppt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+(A-1)=I2 R2+(A 2)I1R11=I2 R22即：12=I1R1I2R2 R=L/S；I=DS 12=D1L1D2L220整理ppt续 L2=L1+L 12=D1L1 D2 L1 D2L令：=12；D=D1 D2=D2L L1D/(D)=D2L/D L1/(D)+L1=D2L/(D1 D2)21整理ppt得：影响电流二次分布的因素：n nL n n n n/D n nL1 22整理ppt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：n n金属电沉积n n析出氢气n n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23整理ppt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）24整理ppt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n n析出电位n n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n n基体材料的表面状态25整理ppt续测量方法1.1.直角阴极法适用于镀铬液2.2.内孔法适用于覆盖能力好的镀液3.3.凹穴法26整理ppt第五节 梯形槽的应用一、梯形槽阴极上的电流分布n n1000mLDk=I(3.2557-3.0451 lgL)n n267mLDk=I(5.1019-5.2401 lgL)n n250mLDk=1.0680 I(5.1019-5.2401 lgL)27整理ppt第五节 梯形槽的应用二、梯形槽试验n n电流：一般1A；光亮2A；镀铬5An n时间：510分n n范围：0.648.26cm；2.53.5cm也可用于计算T.P.（测量厚度）28整理ppt第五节 梯形槽的应用三、梯形槽的改进n n侧面开孔n n带孔隔板n n特那槽29整理ppt第六节 镀液的整平作用(Leveling Power)n n可填平金属表面的微观粗糙（谷）谷深加深n n正整平（峰 D谷，负整平（2）有整平剂n n极化增大，峰上更大n nD峰 D谷，负整平（3）D，D峰 D谷，正整平未考虑电流效率36整理ppt续2、阳极溶出法3、金相法37整理ppt