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电沉积的原理是什么?

来源:未知 时间:2015-10-16 16:57 阅读次数:

   电镀的目的在于使电极表面沉积出致密的、结合牢固因而能够实用的镀层。事实上,通过界面上的化学和电化学反应,均有可能获得不同类型的放电粒子沉积。由于沉积物具有不同形态和性质,其应用便有所差异。目前已有几种不同类型的生产应用方案。当希望从溶液中提取所需品种的原子时,习惯称为电冶炼;若从混有杂质原子的材料中要求分离出纯粹的物质便叫做电解提纯或称作电精炼;如果沉积出的镀层厚实而与基材结合力不强,因而能够分离直接用做制件则称为电铸工艺;电沉积出的物质结构松散而微细时,目前用来制作粉末冶金用的粉末等各种粉末材料。至于利用界面上的反应来进行氧化、还原、催化、制取气体、化合物或有机中间体、促进溶解或者清理表面、腐蚀溶解或蚀刻、切削或抛光加工、表面选择性溶解处理或形成转化膜层等等,均属于这类界面特性的生产应用。

  电镀这种获取牢固致密而有一定结构的覆盖层的方法大体上有别于上述种种应用。但因为应用的思路、体系和设备的近似,虽然形式和结果不一,往往会在生产上混杂来进行。这类在界面上通过粒子电交换而形成的工艺,从原理上均可归纳为电化学生产。因为电镀必须使沉积的粒子构成牢固而致密的覆盖,所以具有自己的特殊规律。
  电镀过程发生于电极界面,所以要弄清沉积过程的原理,便要研究离子导体与电子导体相接触的界面上的基本反应和与此相联系的各个不同的反应步骤。电子导体与离子导体具有不同的导电机理,因此在电解过程中要实现带电粒子的放电而跨相转变以沉积成为镀层,便要经历一系列的转变步骤。首先,将沉积的粒子在界面一边的介质中需要朝向界面输运,以便供应沉积过程的需要(传质过程)。其次才能在界面上反应,而要完成这样的反应必须先在达到界面区域后做一些反应前的准备以便适应界面上的交换(表面转化)。然后在电极界面上进行电子交换(电化学步骤)。最终是放电后的粒子在界面另一边的固相表面形成新相(相生成)。
  在生成新相的过程中,放电的粒子可以聚集成核以形成生长点,也可能直接在表面的活性区放电。或者粒子先放电并被表面的力场俘获后仍沿表面运动(表面扩散),以便寻觅基材表面上可能提供的适当位置(结点),或者沿着表面的结构顺序外延(外延生长)。在不少情况下,形成的镀层(新相)与原来的基材间视情况不同而可能稳定也可能并未最后稳定。新相的原子还有进一步深入基材内部(扩散或互扩),或者发生某种反应(转化),以及可能参与基体材料的相变等等情况发生。
  从工程应用来说,镀层至少不能松散或结合不牢。否则便无价值。其次要能具备一定的有用特性和结构以便适应所需的用途。实用的金属材料都有适当的结构。或为晶态或为非晶态,结构的影响会在材料性能上表现出来。电镀层的情况也是一样。
 
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