电镀的基本原理

2020-06-08 15:43:11

电镀与电化学

      与电镀相关的基础理论主要是物理化学中的电化学理论,而与电镀过程直接相关的理论则是电极过程动力学。当然,要真正对电镀过程有完整的认识和在电镀技术开发中有所作为,仅仅有物理化学知识是不够的。因为电镀实际上是一门实践性很强的实验科学,又是一门边缘学科。除了电化学,要求从事电镀技术开发的人员对基础化学包括有机化学、无机化学、配位化学、表面化学、分析化学、物质结构、金属学、电工学、电子技术、仪器与测量等都要有所了解。并且随着技术的进步不断更新和吸取新知,才能胜任工作。

      电镀与电化学 

      电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现,二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。因而电化学往往专指“电池的科学”。

       电池由两个电极和电极之间的电解质构成,因而电化学的研究内容应包括两个方面:一方面是电解质的研究,即电解质学,其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等,其中电解质溶液的物理化学研究常称作电解质溶液理论;另一方面是电极的研究,即电极学,其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质,也就是电极和电解质界面上的电化学行为。电解质学和电极学的研究都会涉及化学热力学、化学动力学和物质结构。

       1791年伽伐尼发现了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象,一般认为这是电化学的起源,1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用不同的全属片夹湿纸组成的“电堆”, 即现今所谓“伏打堆”。这是化学电源的雏形。在直流电机发明以前,各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。1834年法拉第电解定律的发现为电化学莫定了定量基础。

       19世纪下半叶,经过赫尔姆霍兹和吉布斯的工作,赋予电池的“起电力”(今称“电动势”)以明确的热力学含义;1889年能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系,即著名的能斯特公式:1923年德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶波静电理 论,大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。

        20世纪40年代以后,电化学暂态技术的应用和发展,电化学方法与光学和表面技术的联用,使人们可以研究快速和复杂的电极反应,可提供电极界面上分子的信息,电化学一直是物理化学中此较活跃的分支学科,它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相至渗透。

       在物理化学的众多分支中,电化学是具有在基础工业中有广泛应用为特点的基础学科。它的应用主要有:电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业; 铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;化学电源;金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。


         文章源自:    http://www.jmsthg.com/

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