脈沖電鍍對結(jié)晶過程的影響一電結(jié)晶過程在電沉積過程中,主休溶液中的水化離子靠對流、、電遷和擴(kuò)散三種液相傳質(zhì)方式向陰極背動(dòng)到達(dá)分散雙電層,接著穿過緊密雙電層脫去水化膜發(fā)生。電荷轉(zhuǎn)移,最后進(jìn)入陰極晶格形成新相(沉積層),這個(gè)步驟就是電結(jié)晶過程。電結(jié)晶過程可以使原有晶體長大或生成新的晶粒如圖3-1所示。
從圖3-1可以看出,離子直接經(jīng)過雙電層轉(zhuǎn)移到金屬電極已有的晶而上,在晶面上進(jìn)行放電形成“吸附原子,然后通過這種吸附原子沿金屬電極表面擴(kuò)散,最終達(dá)到生長點(diǎn)并結(jié)合進(jìn)入晶格(圖3-1 a)。相反,離子放電之后也可能相遇而集結(jié)形成晶核,然后在晶核(新相)的墓礎(chǔ)上再繼續(xù)長大(圖3-ib)。這兩個(gè)過程依化學(xué)和電化學(xué)參數(shù)不同相互競爭,并且和晶粒尺寸及晶粒的堆積方式,即沉積層的形貌和孔隙率有關(guān)。若吸附原子的總數(shù)較少,表面擴(kuò)散速率較快,結(jié)晶過電位又低,那么,原有晶體的生長占主導(dǎo)地位。相反,若吸附原子總數(shù)較多,表面擴(kuò)散速率較慢,結(jié)晶過電位又高,則新品核的形成占主導(dǎo)地位。
脈沖參數(shù)對沉積層的形貌和孔隙率的影響可以借助于簡單的“原有晶體的長大一新晶核生成,模型來定性理解。在脈沖電鍍中,由于脈沖電流密度比對應(yīng)的直流電流密度高得多,因而在脈沖電沉積時(shí)電極表面吸附原子的總數(shù)相當(dāng)高于直流電沉積,其結(jié)來使成核速率大大增加,形成的沉積層具有較細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)。同樣,高脈沖電流密度所導(dǎo)致的高過電位也有利于提高成核速率,從而促進(jìn)晶粒的細(xì)化。但是,對其它結(jié)晶特性如:結(jié)晶取向、缺陷密度、氮或鍍液中添加劑的夾雜、相結(jié)構(gòu)(尤其是合金電鍍)和非晶態(tài)金屬電沉積、脈沖參數(shù)的響還不是很潔楚的。‘