金屬的電沉積過程是分步進(jìn)行的:首先是電活性物質(zhì)粒子遷移至陰極附近的外赫姆霍茲層,進(jìn)行電吸附,然后,陰極電荷傳遞至電極上吸附的部分去溶劑化離子或簡單離子,形成吸附原子,最后,吸附原子在電極表面上遷移,直到并入晶格。上述的初個過程都產(chǎn)生一定的過電位(分別為遷移過電位、活化過電位和電結(jié)晶過電位)。只有在一定的過電位下,金屬的電沉積過程才具有足夠高的晶粒成核速率、中等電荷遷移速率及提足夠高的結(jié)晶過電位,從而保證鍍層平整致密光澤、與基體材料結(jié)合牢固。而恰當(dāng)?shù)?a href='http://www.webzooms.com/product/732.html' target='_blank' class='key_tag'>電鍍添加劑能夠提高金屬電沉積的過電位,為鍍層質(zhì)量提供有力的保障。

1、擴(kuò)散控制機(jī)理

在大多數(shù)情況下,添加劑向陰極的擴(kuò)散(而不是金屬離子的擴(kuò)散)決定著金屬的電沉積速率。這是因?yàn)榻饘匐x子的濃度一般為添加劑濃度的100～105倍,對金屬離子而言,電極反應(yīng)的電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其極限電流密度。 在添加劑擴(kuò)散控制情況下,大多數(shù)添加劑粒子擴(kuò)散并吸附在電極表面張力較大的凸突處、活性部位及特殊的晶面上,致使電極表面吸附原子遷移到電極表面凹陷處并進(jìn)入晶格,從而起到整平光亮作用。

2、非擴(kuò)散控制機(jī)理

根據(jù)電鍍中占統(tǒng)治地位的非擴(kuò)散因素,可將添加劑的非擴(kuò)散控制機(jī)理分為電吸附機(jī)理、絡(luò)合物生成機(jī)理(包括離子橋機(jī)理)、離子對機(jī)理、改變赫姆霍茲電位機(jī)理、改變電極表面張力機(jī)理等多種。 電鍍添加劑在電場作用下基本都參與了電極過程，對金屬的電結(jié)晶過程有著這樣那樣的影響。電鍍添加劑根據(jù)其本身的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，可分為無機(jī)添加劑和有機(jī)添加劑兩大類，現(xiàn)在以有機(jī)添加劑為主。對于無機(jī)添加劑，特別是各種金屬鹽類，由于是典型的金屬陽離子，在陰極上要參與電化學(xué)還原，從而參與電結(jié)晶過程，影響鍍層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)或形成微合金狀態(tài)，最終改善鍍層的性能，比如硬度、光亮度等。無機(jī)添加劑與金屬鍍層的共沉積不完全是合金化得作用，有時是影響電位變化和結(jié)晶核的形成。顯然，當(dāng)引起極化增加或成核增加時，就能起到細(xì)化鍍層的作用。對于有機(jī)添加劑在電鍍過程的作用機(jī)理，有著多種理論和假說，現(xiàn)在比較普遍接受的表面吸附說。也就有機(jī)添加劑吸附在電極表面，對金屬離子的還原起到阻滯的同時，使得金屬結(jié)晶的成核數(shù)增加而成長速度減緩，這樣使結(jié)晶細(xì)化并達(dá)到光亮的效果。添加了有機(jī)添加劑的鍍液的金屬還原電極電位都會有不同程度的負(fù)移，是金屬還原過程受到一定程度抑制的證明。隨著電鍍添加劑中間體技術(shù)的進(jìn)步，對于不同基團(tuán)在電極表面的行為的研究也進(jìn)一步深入，發(fā)現(xiàn)電鍍添加劑根據(jù)其作用基本上可以分為兩類，并且都含有不飽和鍵。一類叫初級光亮劑，另一類叫次級光亮劑，但是這種作用不是一定的，當(dāng)與之配伍的添加劑成分發(fā)生改變時，他們的作用也相應(yīng)發(fā)生變化。研究表明，有機(jī)添加劑在表面吸附的同時，也會參與電極的反應(yīng)而還原，這就是有機(jī)添加劑的分解，分解的產(chǎn)物一部分進(jìn)入鍍層，使鍍層的硬度增加，出現(xiàn)某種內(nèi)應(yīng)力，一部分進(jìn)入鍍液，成為有機(jī)雜質(zhì)。由于不同分解產(chǎn)物對鍍層結(jié)晶影響的方式不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力方向也有所不同，正是這種不同使得可以用不同的添加劑消除所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。