ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы электрокристаллизации металлов и сплавов из "Коррозия и основы гальваностегии Издание 2 " Процесс образования новой фазы при электроосаждении металлов (электрокристаллизация), имея много общего с процессом образования кристаллов в жидкости, паровой фазе или в расплаве, вместе с тем отличается рядом особенностей, вызванных наложением внешнего электрического поля. [c.114] Образование новой фазы и границы раздела фаз сопровождается увеличением энергии Гиббса и затратой определенной работы. При этом система должна быть переведена из равновесного состояния в неравновесное с более высокими значениями давления пара р или концентрации с. Возникает пересыщение системы, при котором становится возможным образование устойчивых в данных условиях кристаллических зародышей. [c.114] Процесс электрокристаллизации состоит из нескольких стадий 1) перенос иона из объема электролита к поверхности электрода 2) собственно электрохимическая реакция (разряд ионов) с образованием адсорбированных атомов (ад-атомов) 3) диффузия ад-атомов по поверхности электрода к местам роста и построения кристаллической решетки (образование двух- и трехмерных зародышей). [c.114] В процессе электрокристаллизации требуется значительное смещение катодного потенциала в сторону электроотрицательных значений для преодоления указанных торможений, т. е. требуется затрата определенной работы. Эта работа зависит от пересыщения, и чем оно больше, тем меньше работа и больше вероятность возникновения зародыша. [c.115] При электрокристаллизации перенапряжение играет такую же роль, как пересыщение при химической кристаллизации из раствора. На чужеродной поверхности металла или на том же металле, но имеющем пассивные или оксидные пленки, возникают микрообразования — трехмерные зародыши новой фазы — кристаллики, способные находиться в равновесии с окружающей средой при существующих параметрах системы р, t, с и др.). [c.115] При разрастании трехмерного зародыша образуется грань кристалла, которая растет путем присоединения новых структурных элементов (ад-атомов). Такое поверхностное образование в несколько атомных слоев может рассматриваться как двухмерный зародыш. Образование центров кристаллизации первоначально происходит не по всей поверхности грани кристалла, а на активных местах — вершинах углов и ребрах кристаллов — недостроенных местах, а также на дефектах кристаллической решетки металла. [c.115] Структура электрохимических осадков зависит от скоростей двух процессов появления новых центров кристаллизации (зародышей) и роста их. Мелкокристаллические осадки (минимальный размер кристаллов не более 10 м) возникают в том случае, если скорость возникновения центров кристаллизации значительно выше скорости их последующего роста. При обратном соотношении скоростей на катоде образуются крупнокристаллические осадки (размер кристаллов более 10 м). [c.115] Если электроосаждение металла протекает с большей катодной поляризацией, то создаются благоприятные условия для образования новых центров кристаллизации — получаются мелкокристаллические осадки. Следовательно, изменяя величину катодной поляризации, можно регулировать структуру катодных осадков. [c.116] Твердые металлы представляют собой кристаллические тела, построенные из одинаковых элементарных ячеек, в узлах которых находятся частично ионизированные атомы. Располагаясь в определенном порядке, они образуют пространственную решетку соответствующей кристаллографической системы. [c.116] Большинство металлов имеют кубическую (объемно-центрированную или гранецентрированную) решетку. Так, медь, никель, серебро, золото, свинец, алюминий, платина имеют кубическую гранецентрированную решетку, цинку и кадмию свойственна гексагональная структура. Некоторые осаждаемые металлы, например хром, железо, марганец, в зависимости от условий электролиза могут иметь различное кристаллографическое строение. Так, осадки хрома могут при одних условиях электролиза иметь кубическую объемно-центрированную решетку, а при других — гексагональную. [c.116] Плотность упаковки атомов в кристаллах оказывает влияние на скорость дальнейшего роста отдельных граней кристалла и свойства электроосаждае-мых металлов. Наиболее устойчивой структуре соответствует наиболее плотная упаковка атомов в кристаллах, когда свободное пространство между ними минимально. Такую упаковку имеют кристаллы кубической (гранецентрированной) и гексагональной решеток. [c.116] В процессе электроосаждения металлов обычно образуются поликристаллические осадки, представляющие собой большое число сросшихся между собой более или менее мелких кристаллов. [c.116] В поликристаллических осадках нередко наблюдается различная ориентация кристаллов. Преобладание определенной ориентации кристаллов в поли-кристаллическом осадке по отношению к какой-либо оси называется текстурой. В некоторых случаях текстура и размер кристаллов оказывают влияние на свойства осадков (блеск, твердость и др.). [c.117] Структура осадков и катодная поляризация зависят от природы металла. Такие металлы, как Си, 2п, В1, выделяются из растворов простых солей при низкой катодной поляризации и образуют плотные, но крупнокристаллические осадки или отдельные непрочно связанные между собой дендриты (Ag, РЬ, 5п, Сс1). Металлы группы железа (N1, Со, Ре) осаждаются на катоде с высоким перенапряжением и имеют всегда мелкокристаллическую структуру. [c.117] Вернуться к основной статье