电镀工艺学 教学课件 ppt 作者 冯立明 王玥 主编电镀工艺学-3.ppt

2.2 电极的极化（Polarization） 1、浓度极化：（Concentration Polarization) 由液相传质步骤控制时，电极产生的极化。 离子扩散速度电极反应速度 总极化曲线与分极化曲线 ?DK在不等于阴极极限电流密度的条件下，尽可能开 大电流，以在提高极化作用的同时，提高镀层的沉积 速度，提高劳动生产效率； ?对可溶性阳极，其电流密度DA的选取原则为小于致钝 电流密度，以保证阳极的正常溶解； ?可通过调节阴、阳极板的面积比使各自电流密度分别 控制在所要求的范围内。 2.3金属的电沉积(Metal electrodeposition) 单金属电沉积 金属的共沉积 金属的结晶过程 一、金属离子电沉积的可能性: 讨论： 碱金属和碱土金属电极体系交换电流很大，不易从水溶液中析出。 过渡元素金属电极体系交换电流很小，在简单盐水溶液中电化学极化作用大。 铜族及其右方金属的电极体系交换电流介于前两者之间，在简单盐水溶液中电化学极化较小，可选择络合物提高极化作用。 在含络合剂的体系中一般存在较大的电化学极化作用。 含卤素的电解液可加快电化学反应速度降低电化学极化。 溶液中含有机表面活性物质，一般可提高电化学极化作用。 2.3.2金属的结晶过程 微晶沉积层形成条件 （自学） 电结晶条件对镀层质量的影响 电镀工艺及规范对结晶形态的影响 * * 电解除油时，在不出现烧焦的情况下，电流开得越大越好，生产上一般控制在Dk＝5~10A/dm2，请说明理由？ 提示： 根据李普曼公式，分析电极电位的变化对电极与镀液间界面张力的影响，根据杨氏方程，判断润湿角变化对气泡的附着力的影响。 思考题 一、极化产生的原因 极化：电流通过电极时，电极电位偏离其平衡电极电位的现象。 过电位：（Overpotential） 表示电极极化程度的大小。以 ?金属离子在电极上还原为金属经过的步骤： (1) 液相传质步骤 (2) 电化学反应步骤 (3) 生成新相步骤 电迁移、对流、 扩散 二、极化的分类 ※极限电流密度（Limiting Current density） 在阴极区，当电流增大到使预镀的金属离子浓度趋于零，此时的电流密度为~~。 在电化学极谱分析曲线上出现平台。 ※烧焦（Burnt） 当阴极区达到极限电流时，由于预镀离子的极度缺乏，此时H+放电致使大量析氢，阴极区急速碱化，此时镀层中有大量氢氧化物夹杂，形成粗糙多孔的海绵状的电镀层。这种现象在电镀工艺中称为~~ 。 2、电化学极化（electrochemical polarization） 由电化学步骤控制时产生的极化，称为电化学极化。 电子传递速度电极反应速度 三、极化曲线（polarization curve） 极化度（polarizability） 焦磷酸盐镀铜溶液的阴极极化曲线 镀镍溶液阳极极化曲线 极化度： 的比值。 k A 1）若极化曲线为一条直线，则曲线上各点的极化度相同。 在生产中，这类镀液类型很少，几乎没有。 2) 极化曲线的发展趋势平行于DK轴，此时极化度趋于0， 镀液的分散能力很差。 3) 若极化曲线的发展趋势靠近 K轴，则极化度趋于+∞。 当极化度等于无限大时，就会出现极限电流，镀层烧焦。 分析镀液的阴极极化曲线形状可得出以下结论： 四. 析出电位( potential) 镀镍液阴极极化曲线 ?使金属在阴极开始镀出的最正电位，称为它的“析出电位”。 -0.46v 阳极溶解（析出）电位： 阳极开始溶解或其它物质开始析出的最负电位。 1.金属不同，析出电位不同。 2.同一金属，在不同镀液中，其析出电位不同。 3.在实际电镀生产中，阴极的电位都是比金属的 析出电位要负一定的数值。 说明： 1)判断非镀层金属离子放电对镀层质量的影响 标准电位正的易还原，标准电位负的易氧化 五.标准电化序的应用 例1.电镀镍时，如镀液中含有少量的Zn2+、Cu2+,请依据金属活动顺序表简要判断各金属离子的析出顺序？并说明哪种离子对镀层质量有更显著的影响？ 例2.电镀锌的过程中， Pb2+、Cu2+是镀层质量的主要影响因素，当含量增加时，会使镀层发黑、粗糙。所以电镀阳极应选用 。如镀液中上述两种离子过多，如何去除？ 压铸锌：含铜及铅 2号锌：含铅较多 0号锌：纯度为99.99％ Pb2+ :降低阴极电流效率，钝化后有黄色斑