电镀液的电流效率：阴极上的主反应与副反应

1   阴极上的主反应

电镀时通入电流，是要在作为阴极的工件上电沉积所需要的镀层组分，即希望主盐金属离子放电还原为金属原子，最终形成符合要求的电镀层。故一般仅将主盐金属离子的还原反应视为主反应。如镀锌是 Zn²⁺+2e^- → Zn，镀铜是Cu²⁺+2e^- → Cu，镀铬是 Cr₂O^2-₇ + 14H⁺ + 12e^- → 2Cr + 7H₂0，镀镍铁合金是 Ni²⁺ + 2e^- → Ni及Fe²⁺ + 2e^- → Fe，等等。对带n个正电荷的金属离子Meⁿ⁺而言，一般还原反应的通式为：

Meⁿ⁺ + ne^- → Me。

    事实上，金属离子并非均以简单离子的形式存在，因而实际反应要复杂些，如络离子的破络、多价金属离子的分步还原等。主反应是我们希望在阴极上发生的还原反应。

2   阴极上的副反应

    实际在阴极上除了发生主反应之外，或多或少会发生一些多数情况下我们不希望的其他反应，这些统称为副反应。

2．1  氢离子的还原

氢离子H⁺还原，最终生成氢气：

2H++2e^- → H₂↑。

    这是一个最易发生的主要副反应。多数情况下该反应都有害：

    (1)降低了电源所供电流的利用效率。

    (2)氢气泡附着在工件表面而不能及时逸出时，镀层会产生气体针孔、麻点。

    (3)由于氢气分子的体积小，易渗入基体材料，使其产生脆性(专称为“氢脆”)，甚至产生“氢致延迟断裂”。

    (4)渗入基体的氢气富集时产生很大的压力，使镀层在存放一段时间后起小泡。

    (5)引起镀层缺陷，最常见的是高电流密度区镀层结晶粗糙、疏松、烧焦。

    (6)装挂不恰当时，产生的氢气使工件内部局部“窝气”，无法形成镀层。

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