金屬電沉積是指在外電流作用下,金屬離子或金屬絡離子等反應離子在陰極表面發生還原反應,并生成新相金屬的過程,其目的在于改變固體材料的表面特性,或制取特定成分和性能的金屬材料,一般包括電解冶煉、電鍍和電鑄等。電解冶煉用于制備金屬材料或提純;電鍍是為零件或材料表面提供防護層或改變基材的表面特性;而電鑄則用于生產特殊形狀的薄壁零件。電沉積可以在水溶液、有機溶液或熔融鹽中進行。 對電鍍過程而言,鍍液中的任何金屬離子,只要陰極電位足夠負,原則上都能沉積鍍出。但因水的還原電位要比鍍液中某些金屬離子的還原電位更正,故對某些金屬離子來說,就難以實現陰極還原過程。根據這種事實,可對元素周期表中各元素陰極還原的可能性進行分析,見表2—2。黑線框內元素可從單鹽溶液中析出,虛線框內元素可從絡鹽溶液中析出。元素周期表中越靠左邊的元素,在陰極上還原沉積的可能性越小,位于鉻左方的金屬元素如Li、Na、K、Be、Mg、Ca等,不能在陰極上電沉積;鉻和位于鉻右方的金屬元素的簡單離子,均能容易地從水溶液中電沉積;Fe、C0、Ni等金屬在單鹽水溶液中即可獲得較好的電鍍層,W、M0則難以從水溶液中單獨沉積。如果水溶液中的金屬離子以絡離子的形態存在,由于絡離子放電困難,金屬析出電位顯著負移,因此將有更多的金屬析出電位負于氫析出電位而不能沉積,原有鉻的分界將向右移,例如在氰化物溶液中只有銅分族及位于其右方的金屬元素Cu、A9、Au、Zn、Cd等可以沉積出致密的鍍層。 表2-2金屬離子陰極還原的可能性 |