什麼是電沉積?(影響電沉積質量的因素)
什麼是電沉積?
一種將一種金屬沉積在另一種金屬或非金屬上的電解過程稱為**電沉積**。
電沉積廣泛用於裝飾、保護和功能用途。電沉積的過程包括:
**電鍍** - 它是將金屬沉積在任何金屬或非金屬表面上以保護金屬免受腐蝕的過程。
**電金屬化** - 這是一個可以在導電基底上沉積金屬以用於裝飾或保護目的的過程。
**電鑄** - 這是用於複製印刷、排版和獎章等的過程。
**電鑄成型** - 這是透過電沉積複製物體以提高其耐久性的過程。
**電拋光** - 這是透過電沉積用較硬的金屬塗覆金屬表面的過程,以提高其耐久性。
影響電沉積質量的因素
下面描述了電沉積質量所依賴的因素。
電解質的性質
電沉積過程中使用的電解質的性質極大地影響光滑沉積的形成。可以透過使用可以獲得複雜離子的電解質來提供光滑的沉積物。
電流密度
電沉積過程取決於晶體生長的速率和新晶核形成的速率。因此,如果使用高於晶核形成速率的電流密度,則金屬沉積將是均勻且細粒的。
如果由於電流密度過高導致晶核形成速率非常高,則沉積將是強且多孔的。
電導率
良好的電導率的電解溶液可以節省電力消耗,並減少形成應力和粗糙沉積的趨勢。
溶液溫度
電解溶液的低溫會導致形成小的金屬晶體,而高溫會導致形成大的晶體。
此外,高溫會帶來以下有益的結果:
電導率提高,
鹽的溶解度增加,
沉積金屬中氫的吸附減少等。
電解質濃度
電解質濃度的增加會導致電流密度更高。因此,透過增加電解質濃度,可以獲得均勻且細粒的沉積物。
極化
眾所周知,金屬沉積速率隨著電流密度的增加而增加,直到達到某個限度,之後圍繞基底金屬的電解質中的金屬離子變得非常貧乏,以至於電流密度的進一步增加不會導致沉積速率的增加。超過此限度的電流密度會導致水的電解和氫在陰極上的釋放。在陰極上釋放的氫覆蓋了基底金屬,從而降低了金屬沉積速率。這種現象稱為**極化**。
可以透過定期反轉電流來降低極化。
新增劑
向電解質中新增酸或其他物質會降低電解溶液的電阻。此外,一些新增劑,如樹膠、葡萄糖等,會影響沉積物的性質。晶體的晶核會吸收新增到電解質中的新增劑。這防止了它的過度生長,因此沉積將是細粒的。
覆蓋能力
覆蓋能力是電解質在形狀不規則的工件上產生均勻沉積的能力。由於陰極和陽極各個部分之間的距離由於陰極形狀不規則而不同。因此,有必要使電解質具有相對較好的覆蓋能力,以便可以產生均勻的沉積物。
可以透過兩種方式提高電解質的覆蓋能力:
透過增加陽極和陰極之間的距離。
透過降低陰極表面的電壓降。
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