2 0 1 1第一章+ +电镀 基 础.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Review 二、 电镀过程中的电流效率（好沉积） 三、 金属电沉积过程 电沉积过程三个步骤：在外电场作用下 1、液相传质：水合阳离子或络离子从溶液内部向阴极迁移，到达扩散双电层一侧； 2、电化学反应：水合阳离子或络离子通过扩散双电层，且去掉其周围的水化分子或配位体，同时在内亥拇霍兹层得到电子(放电)成为金属原子，即吸附原子； 3、电结晶过程：金属原子沿金属基体表面扩散到达结晶生长点，以金属原子态排列在晶格内，沉积形成镀层。 Review 四、实际电沉积金属的形态和结构 1、电结晶的主要形态有下面八种：层状：金字塔状、块状、屋脊状、立方层状、螺旋状、晶须状和枝晶状。 2、影响电结晶形态的因素： 主要有电镀操作规范（外因）如电流密度、温度等 和电解液（内因）如过电位、组成、性能等。 电解液的过电位对电结晶的形态的影响 规律：随过电位增大，镀层结晶形态：屋脊状→层状→块状→ 多晶体（细小）。 五、电解液对镀层沉积结构的影响（内因） 1、电镀液组成：主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、稳定剂、阳极活化剂、其它添加剂（光亮剂、整平剂、润湿剂、镀层硬化剂、辅助添加剂等）。 2、主盐对镀层沉积结构的影响 1）简单离子 根据极化大小分为两类： 很小：Cu、Ag、Zn、Cd、Pb、Sn等，结晶粗大，不致密。 很大的：Fe、Co、Ni等，晶粒细小，镀层致密。 2）金属络离子：晶粒细小，镀层致密。 3）主盐浓度： Review 3、pH值的影响—缓冲剂 pH值的变化：在阴极附近出现氢氧化物（或碱式盐），与金属同时沉积，镀层暗淡、粗糙。 防止方法，加缓冲剂。 4、无机盐的影响 1）在简单盐电解液中，常加入一些与主盐阴离子相同的碱金属盐类，其目的： 增强电解液的导电性，改善电解液的分散能力。 提高阴极极化能力，镀层细小致密； 可使电解液均匀性增大，镀层厚度均匀。 2）在电解液中加入Na2S、SeO2等光亮剂，使镀层光亮。 Review 5、有机添加剂的影响 1）提高阴极极化能力，镀层细小致密。 2）加入有些表面活性剂，有整平、光亮及润湿的作用 电解液的整平作用是指电解液所具有的能使镀层的微观轮廓比底层更平滑的能力(微观分散能力)。 整平作用三种形式几何整平、负整平、正整平。 Review Review 六、电解规范对沉积层结构的影响（外因） 包括电流密度 温度：生产上还是加温，但温度一般不超过40℃。 搅拌：阴极移动、 空气搅拌、用泵强制循环电解液、超声波搅拌和机械搅拌。 电源波形 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 数学表达式 ： 镀层均匀，镀液分散能力强，I1=I2 ， I1/I2=1 。 第三节 电解液性能 二、影响分散能力的因素 主要有几何因素 和电化学因素。 1、几何因素 几何因素包括电解槽的形状、电极的形状、尺寸及其相对位置等。 电力线概念和边缘效应 当一个直流电压加在电解槽的两极上时，电解液中的正负离子在电场作用下就要发生电迁移。我们把在电场作用下离子运动的轨迹形象地称为电力线。 当电解槽和电极的形状及它们的相对位置不同时，电力线的分布情况也不同。 第三节 电解液性能 只有当阳极和阴极平行，电极完全切过电解液时，电力线才互相平行并垂直于电极表面，此时电流在阴极表面分布就均匀。 当电极平行但不完全切过电解液时，也就是电极悬在电解液中，电极上下有多余的电解液时，除了有平行的电力线外，电力线还要通过多余的电解液而向电极的边缘集中。 当阴极的形状复杂一点时，电力线的分布就更复杂了，在阴极的边缘和尖端电力线比较集中，也就是在边缘、棱角和尖端处，电流密度较大，这种现象称为边缘效应或尖端效应。 第三节 电解液性能 （1）电解槽的形状尺寸：电极、工件不变 镀槽尺寸小：镀层分布均匀； 镀槽尺寸大：镀层分布不均匀。这是由于在槽中存在着边缘效应，致使阴极两边的电流大，中间的电流小，故阴极两边沉积的金属比中间的多。 结论：在实际生产中，要使电流分布均匀，应将阳极和零件均匀地挂满整个电解槽，而不应该将阳极和零件只挂在电解格的中间或一边。 第三节 电解液性能 （2） σL——远阴极和近阴极与阳极距离之差 σL→0，即L1＝ L2，对于