电沉积和电镀
电沉积利用施加电流将溶液中的金属离子还原到导电表面上，从而产生厚度遵循法拉第定律、结构由成核和生长决定的涂层。
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Definition
在施加电流或电位下，将溶解的金属离子电化学还原到电极表面，形成附着的金属涂层或结构。
Scope
本主题涵盖金属和合金的受控沉积：金属离子的阴极还原、电荷与沉积质量之间的法拉第关系、决定晶粒结构的成核和生长电结晶过程、镀液成分和添加剂（如整平剂和光亮剂）的作用，以及从装饰性和保护性电镀到电子制造的应用。
Core questions
- 电流通过电解液如何将金属沉积到表面上？
- 法拉第定律如何将通过的电荷与沉积的金属量联系起来？
- 成核和生长如何决定沉积物的晶粒结构和形貌？
- 添加剂和镀液化学成分在涂层质量中扮演什么角色？
Key theories
- 法拉第电解定律
- 沉积的金属质量与通过的电荷和金属的当量重量成正比，从而可以通过施加电流和时间精确控制涂层厚度。
- 电结晶（成核和生长）
- 沉积物结构受新核形成和现有核生长之间竞争的控制；过电位、添加剂和表面扩散控制晶粒尺寸、平滑度和附着力。
Clinical relevance
电沉积生产耐腐蚀和装饰性涂层、微电子中的铜互连和硅通孔、硬铬工程表面以及电铸部件，使其成为制造业和电子工业的基础。
History
电镀在法拉第定量定律之后于19世纪40年代开始商业发展，最初是镀银和镀金；20世纪和21世纪带来了合金电镀、添加剂控制的光亮表面处理以及实现现代集成电路互连的大马士革铜工艺。
Key figures
- Michael Faraday
- John Wright
- Milan Paunovic
Related topics
Seminal works
- paunovic2006
- bard2001
- budevski2000
Frequently asked questions
- 如何控制电镀层的厚度？
- 根据法拉第定律，沉积质量由通过的总电荷决定，因此控制电流和电镀时间以及电流效率决定了涂层厚度。
- 电镀液中为什么要使用添加剂？
- 光亮剂、整平剂和晶粒细化剂等添加剂吸附在表面并改变成核和生长，从而产生更光滑、更光亮、更均匀的沉积物，并在电子应用中填充精细特征。