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电镀添加剂的作用机理
- 2020-12-12 -

      在电场作用下,电镀添加剂基本上参与了电极过程,并对金属的电结晶过程产生了等效应。电镀添加剂按其化学性质和结构可分为无机添加剂和有机添加剂,目前主要的添加剂是有机添加剂。

      电镀添加剂按其功能可分为光亮剂、流平剂、应力消除剂和润湿剂。不同功能的添加剂一般具有不同的结构特征和作用机理,但多功能添加剂也较为常见。例如,糖精可以作为镀镍光亮剂和常用的应力消除剂;功能不同的添加剂也可能遵循相同的机理。

      金属电沉积过程是一个循序渐进的过程:首先,电活性物质粒子迁移到阴极附近的外亥姆霍兹层进行电吸附;其次,阴极电荷转移到吸附在电极上的去溶剂化离子或简单离子上,形成吸附原子,它们在电极表面迁移,直到与晶格结合。上述第一个过程产生一定的过电位(分别为迁移过电位、活化过电位和电结晶过电位)。只有在一定的过电位下,金属的电沉积过程才有足够高的晶粒成核率、中等的电荷转移率和足够高的结晶过电位,才能保证镀层光滑、致密、有光泽,并与基体材料结合牢固。适当的电镀添加剂可以提高金属电沉积的过电位,为镀层质量提供有力的保证。

1.扩散控制机制

      在大多数情况下,添加剂向阴极的扩散(而不是金属离子的扩散)决定了金属电沉积的速率。这是因为金属离子的浓度一般是添加剂的100-105倍。对于金属离子,电极反应的电流密度远低于其极限电流密度。

      在加性扩散控制条件下,大部分添加剂粒子扩散吸附在电极表面的凸部、活性部分和特殊晶面上,使电极表面的吸附原子迁移到电极表面的凹陷处进入晶格,从而起到平整光亮的作用。

2.非扩散控制机制

      根据电镀过程中主要的非扩散因素,添加剂的非扩散控制机理可分为电吸附机理、复合物形成机理(包括离子桥机理)、离子对机理、改变Helmholtz电位机理和改变电极表面张力。


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