電析と電気めっき

電析は、印加電流を用いて溶液中の金属イオンを導電性表面に還元し、ファラデーの法則に従う厚さと核生成および成長によって構造が決定されるコーティングを生成します。

Definition

印加された電流または電位の下で、溶解した金属イオンを電極表面に電気化学的に還元し、密着性の金属コーティングまたは構造を形成すること。

Scope

このトピックでは、金属および合金の制御された析出について扱います。具体的には、金属イオンの陰極還元、電荷と析出質量間のファラデーの関係、粒状構造を決定する核生成と成長の電析プロセス、レベラーや光沢剤などの浴組成と添加剤の役割、装飾的および保護的なめっきからエレクトロニクス製造までの応用が含まれます。

Core questions

• 電解液に電流を流すことで、どのように金属が表面に析出するのですか？
• ファラデーの法則は、流れた電荷と析出した金属の量とをどのように関連付けていますか？
• 核生成と成長は、析出物の結晶粒構造と形態をどのように決定しますか？
• 添加剤と浴の化学的性質は、コーティングの品質にどのような役割を果たしますか？

Key theories

ファラデーの電気分解の法則

析出する金属の質量は、流れた電荷と金属の当量に比例するため、印加電流と時間からコーティングの厚さを正確に制御できます。

電析（核生成と成長）

析出物の構造は、新しい核の形成と既存の核の成長との競合によって支配されます。過電圧、添加剤、および表面拡散が結晶粒径、平滑性、および密着性を制御します。

Clinical relevance

電析は、耐食性および装飾性コーティング、マイクロエレクトロニクスにおける銅配線およびシリコン貫通ビア、硬質クロム工学表面、電鋳部品を製造し、製造業およびエレクトロニクス産業の基盤となっています。

History

電気めっきは、ファラデーの定量的法則に従い、1840年代に銀および金めっきから商業的に発展しました。20世紀および21世紀には、合金めっき、添加剤制御による光沢仕上げ、および現代の集積回路配線を可能にしたダマシン銅プロセスが登場しました。

Key figures

• Michael Faraday
• John Wright
• Milan Paunovic

Seminal works

• paunovic2006
• bard2001
• budevski2000

Frequently asked questions

めっき層の厚さはどのように制御されますか？

ファラデーの法則により、析出質量は流れた総電荷によって決まるため、電流とめっき時間を制御すること、および電流効率と合わせて、コーティングの厚さが決定されます。

めっき浴に添加剤が使用されるのはなぜですか？

光沢剤、レベラー、結晶粒微細化剤などの添加剤は、表面に吸着して核生成と成長を変化させ、より滑らかで、より光沢があり、より均一な析出物を生成し、エレクトロニクス用途の微細な特徴を埋めます。