めっき膜の構造形成理論

めっき理論は多くの研究者によって試みられてきたが、統一的な理論はない。
多くの過去のデータを参考に試行錯誤されて技術開発がなされてきただけであり、以下に記すことは可能性の話である。
1960年代から今に至るまで基本となっている理論
  • マイナスの電圧をかけると電場の勾配に沿って金属イオンが陰極表面に移動
  • 拡散層を通り、ヘルムホルツの二重層で錯体や水和物から解離して裸の金属イオンになる(水分子などと分離)
  • 裸の金属イオンは陰極表面上で電子を受け取り放電(還元)し、中性の原子になる
  • 被めっき体(陰極)表面に吸着、陰極表面を表面拡散
  • 陰極結晶表面に存在するキンクやステップに定着して結晶成長する
交換電流密度は結晶の微細化と関連
  • 小さければ小さい結晶粒
  • 大きいとデンドライとや針状
めっきにかける過電圧は表面形態に影響
  • 金属イオンの拡散のための過電圧
  • 反応の過電圧
  • 放電の過電圧
  • 結晶化の過電圧
  • 溶液中の金属イオンは放電した後も電場の影響を受け、結晶化しやすかったりし難かったりと影響を受ける
  • 過電圧を高めるとは電流密度を高めるということ(基本抵抗、電圧はいじらないから電流を高くすれば電圧があがる)
  • 過電圧を高くして高速で原子を析出させると、結晶成長速度よりも原子の析出速度の方が速くなると、核生成が多くなり微細な結晶のめっき膜となる
  • 逆の場合は、結晶成長速度に余裕ができるので大きな結晶として成長する
  • ただし、実験によると必ずしも一致しない
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