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电铸成形中的金属电沉积过程


  电铸模具金属电沉积过程的反应属于还原反应,但是由于固体金属与溶液接触,此反应并不是单纯在固体金属表面进行,实际上电极表面附近的一层极薄液体层也参与进行反应,因此其实际上是一种异相化学反应。外加电压、电极上电流密度、固体电极表面性质(如真实表面积、活化中心形成与毒化、表面吸附及表面化合物的形成等)、晶体新相的生成动力学、液体层中传质过程动力学(如反应粒子的迁移与扩散等)、电极表面双电层、电极电势、溶液组成、温度等因素都对此电极过程有影响。
  金属电沉积是一个复杂过程,它一般有下述的几个连续的界面反应组成:
  1.液相传质步骤沉积金属离子(例如水化金属离子或络合金属离子)自溶液本体运动到电极表面附近。
  2.前置转化步骤还原反应前,沉积金属离子在阴极表面附近或表面上发生转化。例如简单金属离子的水化层重排或水化数下降;络离子的配位数下降配位体的交换。
  3.电荷传递在电极和离子之间进行电荷转移,即金属离子从阴极得到电子,还原成金属原子(又称吸附原子)。
  4.表面扩散或形核到达电极表面的粒子沿表面横向移动,到金属点阵的适当位置,或与其它粒子相遇形成晶核。
  5.形成结晶金属原子最后到达点阵中的固定位置,晶体逐渐长大。
    因此,形成电铸模具层,包括物质迁移、电荷迁移、晶格化三个主要过程。在电铸过程中,电源不断地把电子从阳极输送到阴极,假如任一过程进行得慢,都会造成阴极上电子的积累,使阴极电位变负,造成阴极极化。由物质迁移缓慢造成的阴极过电位,成为阴极浓差过电位;由电荷迁移缓慢造成的阳极过电位,成为结晶过电位。
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