电化学沉积法制备薄膜材料精选幻灯片.ppt

6.6、耐蚀、耐磨、耐高温性 氧化物由于本身的特性而就具有耐蚀、耐磨、耐高温的特性。 例如:电化学沉积Al2O3-ZrO2薄膜能显著增强不锈钢的耐高温性；电化学沉积ZrO2薄膜能显著增强石墨的耐蚀性。 * 结束语 随着科学技术的不断发展和其他行业发展对电化学沉积技术的不断促进，通过电化学沉积技术可以在基体表面获得更多、更高品质的功能膜层，加上其适合工业化大生产的特点，相信电化学沉积技术将会在国民经济的发展中不断进步，发挥越来越大的作用和功能。 * Thanks To Everybody !!! * 2、电化学沉积机理分析 阴极还原沉积机理 阳极氧化沉积机理 * 2.1、阴极还原沉积机理 阴极沉积是把所要沉积的阳离子和阴离子溶解到水溶液或非水溶液中，同时溶液中含有易于还原的一些分子或原子团，在一定的温度、浓度和溶液的pH值等实验条件下，控制阴极电流和电压就可以在电极表面沉积出所需的薄膜。 * * 2.2、阴极反应沉积薄膜材料举例 1）以ITO玻璃为阴极，以石墨为阳极，以1.0gCdCl2和0.6g硫粉溶于二甲基硫氧化物中的溶液作为电解液，获得了CdS薄膜。 2）以不锈钢为基片，以一定摩尔浓度的硫酸铜、乳酸和氢氧化钠溶液为电解液，得到了Cu2O薄膜。 * 2.3、阳极氧化沉积机理 阳极沉积一般在较高的pH值的溶液中进行，一定的电压下溶液中的低价金属阳离子在阳极表面被氧化成高价阳离子，然后高价阳离子在电极表面与溶液中的OH-生成氢氧化物或羟基氧化物，进一步脱水生成氧化物薄膜。 * 在阳极反应中，金属在适当的电解液中作为阳极，金属或石墨作为阴极。当电流通过时，金属阳极表面被消耗并形成氧化涂层，也就是氧化物长在金属阳极表面。 * 2.4、阳极反应沉积薄膜材料举例 1）F M Nazar等人以金属钨为阳极基片，以0.4mol/L KNO3和0.04mol/L HNO3水溶液为电解质溶液，沉积出了氧化钨薄膜。 * 2) G F Pastore以金属铝为阳极基片，电解液为硼酸胺，用0.2mol/L H3PO4调至pH=9.0，用NaOH调Ph=7.6，得到了氧化铅薄膜。 3) S B Saidman，J R Vilche以金属镉为阳极基片，以0.01mol/L NaOH+ymol/L Na2S（0≤y≤0.03）和xmol/L NaOH+ 0.01mol/L Na2S（0.01≤x≤1） 为电解液，得到了硫化镉薄膜。 * 3、电化学沉积的方法 恒电流法和恒电压法 单槽法和双槽法 * 3.1、恒电流法和恒电压法 电沉积方法制备薄膜按其所用电能的供给方式可分为恒电流法和恒电压法。 恒电流法是采用恒电流电解，此法数学模型的理论分析较为简单。但是，恒电流法电解时，电极电位容易受外界影响而波动，因而得不到均匀的镀层，采用恒电压法可以避免上述问题。 * 恒电压法是将电解时的电极电压恒定在某一值，使镀液中一种金属离子发生电化学还原而析出；当电极电压恒定在另一值时，镀液中另一种金属离子还原析出。如此交替改变电压，以形成金属多层膜。 * 3.2、单槽法和双槽法 按沉积设备不同，电沉积方法分为双槽法、单槽法。双槽法是在含有不同电解质溶液的电解槽中交替电镀得到多层膜的方法。 现在，多层膜的制备大都采用单槽法。单槽法是将两种或几种活性不同的金属离子以合适的配比加入到同一电解液中，控制沉积电位或电流，使其在一定范围内周期性变化，得到成分和结构周期性变化的膜层。 * 4、电化学沉积的电解质体系 水溶液体系 非水溶液体系 熔盐体系 * 4.1、水溶液体系 把所需要沉积的阳离子和阴离子溶解在水溶液中，同时溶液中含有易于还原的一些分子或原子团，在一定的温度、浓度和pH值等条件下，控制电流和电压，就可在电极表面电化学沉积出各种氧化物薄膜，大部分溶液体系为水溶剂体系。 * 4.2、有机溶剂体系 将所需沉积的阳离子和阴离子溶解在有机溶剂中，再添加一些促进沉积的添加剂，即形成了有机溶液体系。它一般用于制备在水溶液中无法实现的或沉积效果不太好的氧化物薄膜。 * 4.3、水-有机混合溶剂体系 在有些氧化物的电化学沉积中，用单一的水溶剂或有机溶剂均得不到满意的氧化物薄膜，主要原因是要么金属离子在水溶液中不稳定，要么有机溶剂中缺少合适的还原剂，为了扬长避短，人们采用了水－有机混合溶剂体系，克服