Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
На процесс образования зародышей сильное влияние оказывает природа и кристаллическое состояние металла основы, а также состав электролита и режим электролиза. Обычно начальные стадии кристаллизации металлов изучают на ме-таллах-основах двух типов отдельная грань монокристалла и сферические моно-кристаллические электроды [12]. На электродах первого типа выясняют вопросы элементарных стадий процесса и механизма развития граней, а также процессы эпитаксии при осаждении металла на одноименный монокристалл гомоэпитаксия) или монокристалл из другого металла (гетероэпитаксия). Сферические монокристаллы используют для установления влияния природы грани монокристалла на образование зародышей.

ПОИСК





Образование кристаллических зародышей

из "Электролитические и химические покрытия"

На процесс образования зародышей сильное влияние оказывает природа и кристаллическое состояние металла основы, а также состав электролита и режим электролиза. Обычно начальные стадии кристаллизации металлов изучают на ме-таллах-основах двух типов отдельная грань монокристалла и сферические моно-кристаллические электроды [12]. На электродах первого типа выясняют вопросы элементарных стадий процесса и механизма развития граней, а также процессы эпитаксии при осаждении металла на одноименный монокристалл гомоэпитаксия) или монокристалл из другого металла (гетероэпитаксия). Сферические монокристаллы используют для установления влияния природы грани монокристалла на образование зародышей. [c.29]
Практически осаждение металлов обычно проводят на поликристаллических электродах и образование зародышей происходит на металле-основе, отличаю-ш.емся от осаждаемого металла. В отдельных случаях электроосаждение проводят с целью наращивания слоя на одноименный металл-основу (например, осаждение меди из сернокислого электролита на сталь, омедненную в цианидном электролите). Однако даже металлы-основы, одноименные с осаждаемым металлом, иногда можно рассматривать как инородные, так как их поверхность может быть покрыта оксидными или другими слоями [13]. [c.29]
В общем случае электрокристаллизация может протекать без образования зародышей, с образованием двух- и трехмерных зародышей. [c.29]
Образование двухмерных зародышей в основном происходит на металлах-основах той же природы, что и осаждаемый металл. После образования двух.мер-ного зародыша на бездислокационной грани или на дефекте решетки наблюдается монослойный рост грани, после завершения которого вновь образуется двухмерный зародыш. Таким образом, процесс роста периодически повторяется образование зародыша — заполнение грани — образование зародыша и т. д. [c.29]
Трехмерные зародыши всегда образуются на инородных металлах-основах и пассивных одноименных металлах-основах. Их дальнейший рост может происходить с образованием двухмерных зародышей, а при наличии винтовых дислокаций — без образования зародышей и приводит к формированию поликристаллического осадка. [c.29]
Теория процесса образования зародышей при электрокристаллизации металлов основывается на положениях теории образования новой фазы в системах пар — жидкость, пар — твердое тело, раствор — твердое тело. Согласно этим теориям для образования новой фазы необходимо определенное пересыщение пара или раствора по отношению к равновесным значениям. При электрокристаллизации металлов пересыщение связано с перенапряжением. [c.29]
Здесь С и С —соответственно поверхностная концентрация адатомов при пропускании тока и равновесная концентрация. [c.30]
В отличие от процессов кристаллизации металла из паровой фазы, процесс электрокристаллизации металла из раствора осложнен наличием между электродом и раствором двойного электрического слоя и электрического поля высокой напряженности, присутствием на поверхности электрода различных типов адсорбированных частиц (атомов, ионов, молекул) и наличием других стадий, предшествующих кристаллизации (диффузия, химические реакции, перенос электронов). [c.30]
Однако в простейшем случае, если следовать классической теории образования зародышей, некоторые ее положения могут быть перенесены на процесс образования зародышей металла при электрокристаллизации. [c.30]
Здесь а — удельная межфазная энергия Гиббса границы металл — электролит V — молярный объем металла п — заряд ионов металла — число Фарадея. [c.30]
Здесь Ок — удельная краевая энергия Гиббса зародыша высотой в атомный слой А — площадь, занимаемая зародышем. [c.30]
Здесь К — константа скорости N—число зародышей. [c.30]
Поэтому для получения зависимостей первого типа используют метод двойного потенцностатического импульса. Вначале на электрод задают постоянное перенапряжение в течение времени т, где т — длительность импульса, составляющая от десятых долей миллисекунды до десятков миллисекунд. В течение этого времени на электроде образуются зародыши. Затем перенапряжение снижают до значения, меньшего чем необходимо для образования зародышей, в результате чего происходит только рост образовавшихся зародышей до размеров, видимых в микроскоп. Проводя подсчет возникших зародышей в зависимости от перенапряжения в первом импульсе при постоянном времени импульса, можно получить зависимости In (V— 1/ 1, которые должны быть линейны. Из наклона зависимости определяют коэффициент Кз и работу, необходимую для образования зародыша. Поскольку двухмерный зародыш в оптический микроскоп не может быть обнаружен, этот метод не используют для изучения процессов кристаллизации с образованием двухмерных зародышей. [c.31]
В этом методе задают небольшое перенапряжение и фиксируют время до появления тока в цепи. Появление тока связано с образованием и ростом зародыша. В соответствии с уравнениями должна наблюдаться линейная зависимость In т — 1/г при образовании трехмерных зародышей и In т—I/г — при образовании двухмерных. Во всех перечисленных случаях проводят статистическую обработку экспериментальных данных. [c.31]
Экспериментальные данные по кинетике образования трехмерных зародышей ртути, свинца, кадмия и железа на шаровидном монокристаллическом платиновом электроде показывают [12], что число образующихся зародышей возрастает с увеличением перенапряжения и длительности первого потенцностатического импульса и при достаточно больших временах ( 3 с) достигает насыщения. Чем выше перенапряжение, тем быстрее достигается насыщение. Распределение зародышей по граням монокристалла неравномерное, что указывает на существование активных центров, расположенных вблизи полюсов [111], [001], [110]. В этом ряду происходит увеличение перенапряжения, при котором начинается образование зародышей и увеличение времени, необходимого для их образования. Энергия образования трехмерных зародышей составляет 10 —10 эрг. [c.31]
При образовании зародышей на поверхности металла основы большую роль играют процессы массопереноса ионов в электролите и изменение распределения электрического поля. В результате этого зародыши распределяются на поверхности на определенном расстоянии друг от друга. При достаточно высоких перенапряжениях расстояние между зародышами приближается к их радиусу. [c.32]
Количество образующихся зародышей также зависит от концентрации разряжающихся ионов при снижении концентрации происходит уменьшение скорости образования зародышей и увеличение общего числа кристаллов. Последнее связано с тем, что при одном и том же перенапряжении в разбавленных растворах скорость диффузии ионов к поверхности зародышей ниже, чем в концентрированных растворах, в результате чего уменьшается расстояние между возникающими зародышами и возрастает их общее количество. [c.32]
Исследование влияния ПАВ на число образующихся зародышей показывает, что число образовавшихся трехмерных зародышей при постоянной длительности первого потенцностатического импульса и постоянном перенапряжении снижается с увеличением концентрации ПАВ. При повышении длительности импульса и постоянном перенапряжении число зародышей возрастает и достигает насыщения. Увеличение концентрации ПАВ приводит к снижению числа образовавшихся зародышей. [c.32]
В заключение следует отметить, что на металлах-основах, используемых для нанесения покрытий в гальванотехнике, имеется значительное число дефектов кристаллической решетки границы зерен, дислокации, плотность которых достигает 10 —10 на 1 м на поверхности технических металлов имеются чужеродные атомы, вакансии, неметаллические примеси и т. д. Все это оказывает существенное влияние на распределение зародышей на поверхности и, возможно, на их число по сравнению с монокристаллическими электродами. Однако и в этом случае снижение концентрации электролита, повышение плотности тока и введение поверх-ностно-активных органических веществ, как правило, вызывают увеличение числа зародышей и соответствующее измельчение структуры осадка. [c.32]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте