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1、哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）第第7章章 电化学测量在电沉积中的应用电化学测量在电沉积中的应用7.1 电沉积基础电沉积基础7.2 合金电沉积的机理研究合金电沉积的机理研究7.3 电镀添加剂的研究电镀添加剂的研究7.4 欠电位沉积欠电位沉积哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.1 电沉积基础电沉积基础金属析出的基本过程金属析出的基本过程 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.1 电沉积基础电沉积基础水溶液中金属沉积的可能性水溶液中金属沉积的可能性 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.1 电沉积基础电沉积基础 影响镀层品质的因素影响镀层品质的因素电极的
2、表面状态电极的表面状态操作电流密度操作电流密度配位剂种类的影响配位剂种类的影响配位离子的传输配位离子的传输添加剂添加剂析氢析氢哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2 合金电沉积的机理研究合金电沉积的机理研究7.2.1 合金电沉积的基本原理合金电沉积的基本原理7.2.2 合金电沉积的类型合金电沉积的类型 正则共沉积正则共沉积 非正则共沉积非正则共沉积 平衡共沉积平衡共沉积 异常共沉积异常共沉积 诱导共沉积诱导共沉积哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究 计时安培（电势脉冲）法作为一种有力的技术广泛用于研计时安培（电势脉冲）法作为一
3、种有力的技术广泛用于研究单金属沉积时的成核过程。究单金属沉积时的成核过程。 合金电沉积中所检测到的是一个包含两个甚至更多还原过合金电沉积中所检测到的是一个包含两个甚至更多还原过程的混合电流响应，必须将由程的混合电流响应，必须将由Zn成核引起的电流与由成核引起的电流与由Ni成核引起的电流分开。成核引起的电流分开。 合金沉积过程中形成过渡层化合物的时间非常短，这给成合金沉积过程中形成过渡层化合物的时间非常短，这给成核机理的研究带来了困难。核机理的研究带来了困难。Ag(100)晶面上晶面上Ag+沉积的沉积的计时电流响应曲线计时电流响应曲线 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍
4、合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究为了得到某一物种还原的瞬时电流，上式中的为了得到某一物种还原的瞬时电流，上式中的Q必须是该物必须是该物种还原所引起的电量，这可以通过恒电流阳极溶出方法得到种还原所引起的电量，这可以通过恒电流阳极溶出方法得到，当给合金镀层施加一阳极电流阶跃，由溶解过程中的电势，当给合金镀层施加一阳极电流阶跃，由溶解过程中的电势响应即可能得到各物相的电量方面的信息。响应即可能得到各物相的电量方面的信息。 011( )dnmmtnnknkkkQ tQtit knknnnnnQtititQt对于涉及对于涉及m个还原过程的合金电沉积过程个还原过程的合金电沉积过程 各物种还原对应的电量分量
5、为各物种还原对应的电量分量为 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究Zn-Ni合金镀层的阳极恒电流（合金镀层的阳极恒电流（10A 1mA）溶出电位响应示意图）溶出电位响应示意图 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究氯化物氯化物Yu-Po Lin等对等对pH为为1.6的氯化物镀液（的氯化物镀液（0.92M ZnCl2+0.58M NiCl2）体系的研究）体系的研究 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究氯化物氯化物2mol/L KCl
6、，1mol/L NH4Cl，0.5mol/L H3BO3，0.5mol/L ZnCl2和和0.251.25mol/LNiCl2 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究氯化物氯化物G. Roventi等在进行了详细的研究后指出，在等在进行了详细的研究后指出，在700mV900mV（vs Ag/AgCl）范围内沉积为正常共沉积，）范围内沉积为正常共沉积，iZniNi之比与镀液成分无关；当之比与镀液成分无关；当电势比电势比910mV（vs Ag/AgCl）更负时，发生异常共沉积，）更负时，发生异常共沉积， 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威
7、海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究氯化物氯化物当电流密度降低到了一定数值时，当电流密度降低到了一定数值时，Zn-Ni合金由异常共沉积转变为正常合金由异常共沉积转变为正常共沉积共沉积哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究硫酸盐硫酸盐 稳态极化曲线稳态极化曲线Ni2+/Zn2+=1.45（1.36mol/LNiSO4+0.84mol/LZnSO4），），25 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究硫酸盐硫酸盐不同温度下的极化曲线，不同温度下的极化曲线，Ni2+/Zn2+=1
8、.45（1.36mol/LNiSO4+0.84mol/LZnSO4），），1600rpm 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.2.3 锌镍合金电沉积研究锌镍合金电沉积研究硫酸盐硫酸盐 不同温度下的极化曲线，不同温度下的极化曲线，Ni2+/Zn2+1，5mV/s 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3 电镀添加剂的研究电镀添加剂的研究7.3.1 光亮剂光亮剂7.3.2 整平剂整平剂7.3.3 表面活性剂表面活性剂哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3.2 整平剂的作用整平剂的作用镀铜中镀铜中Ferasine的整平作用的整平作用 含不同含不同Ferasine浓度
9、时铜沉积的循环伏安图，浓度时铜沉积的循环伏安图，20mV/s 羟基乙基化羟基乙基化2-丁炔丁炔-1、4-二醇二醇 文献来源哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3.2 整平剂的作用整平剂的作用镀铜中镀铜中Ferasine的整平作用的整平作用含不同含不同Ferasine浓度时铜沉积的准稳态曲线（浓度时铜沉积的准稳态曲线（a）和）和Tafel线性区（线性区（b），），1000rpm，20mV/s 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3.2 整平剂的作用整平剂的作用镀铜中镀铜中Ferasine的整平作用的整平作用电极旋转速度对极化曲线流体动力区的影响，电极旋转速度对极化曲线流体
10、动力区的影响，20mV/s不含不含Ferasine含含8ml/LFerasine哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3.2 整平剂的作用整平剂的作用镀铜中镀铜中Ferasine的整平作用的整平作用铜沉积过程的复数平面图，铜沉积过程的复数平面图，E0.175V（vs SCE），），1000rpmFerasine的浓度（的浓度（ml/L）：）：a0；b8；c15哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.3.2 整平剂的作用整平剂的作用镀铜中镀铜中Ferasine的整平作用的整平作用 Ferasine的浓度对铜直流沉积的电荷传递电阻（的浓度对铜直流沉积的电荷传递电阻（a）和双电层电
11、容（）和双电层电容（b）的影响）的影响 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积 欠电位沉积（欠电位沉积（underpotential deposition，缩写，缩写UPD）是指一种金属可在比其平衡电势正的电位）是指一种金属可在比其平衡电势正的电位下沉积在另一种金属基体上，生成单原子厚度层下沉积在另一种金属基体上，生成单原子厚度层的现象。的现象。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积MUPD0.20.50.5E基底UPDE功函数之差功函数之差对对的影响的影响 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位
12、沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程 Au(111)电极在电极在0.05MH2SO4+1mMCuSO4中的循环伏安图中的循环伏安图哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程Au(111)电极在不同溶液中的稳态电极在不同溶液中的稳态CV曲线曲线0.5MH2SO4+10mMCuSO4，pH0.320.5MNa2SO4+0.5mMH2SO4+10mMCuSO4，pH
13、3.7哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程Au(111)电极在不同溶液中的电极在不同溶液中的CV曲线曲线 0.5MH2SO4+10mMCuSO4，pH0.3；0.5MNa2SO4+0.5mMH2SO4+10mMCuSO4，pH3.7文献来源哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程乙硫醇修饰过的乙硫醇修饰过的Au(111)电极的电极的CV曲线，曲线，10mV/s实线：实线：0.1M H2SO4+0.7mMCuSO4；虚
14、线：；虚线：0.1MH2SO4 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程经乙硫醇修饰后的经乙硫醇修饰后的Au(111)电极在电极在0.1MH2SO4+7mMCuSO4溶液中的溶液中的CV曲线曲线 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程在在0.005V持续不同时间后的持续不同时间后的Au(111)电极的溶出曲线电极的溶出曲线1m/s 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极
15、表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程Cu在低指数晶面上欠电势沉积的在低指数晶面上欠电势沉积的CV曲线曲线5m/s，0.05MH2SO4+1mMCuSO4 实线实线Au(110)虚线虚线Au(100)哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程Cu在在0.05MH2SO4+1mMCuSO4溶液中的欠电势沉积溶液中的欠电势沉积CV曲线，曲线，5mV/sAu(332)Au(775)Au(554)哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）7.4 欠电位沉积欠电位沉积Cu在在Au电极表面欠电位沉积过程电极表面欠电位沉积过程 Cu在在Au(755)表面发生欠电势沉积的表面发生欠电势沉积的CV行为行为