Основные положения теории электрокристаллизации металлов

Кристаллизация металла в процессах его электролитического получения отличается от других случаев кристаллизации тем, что кристаллизующийся металл образуется в результате гетерогенной электрохимической реакции

Меⁿ⁺+ ne = Ме_крист , (4.1)

протекающей на подложке. Иначе говоря, процесс образования металлической фазы совмещен с процессом получения атомов этой фазы из ионов по реакции (4.1). Эта особенность приводит к тому, что при электрокристаллизации структура получаемого металла зависит не только от факторов, управляющих построением кристаллической решетки, но и от факторов, определяющих скорость реакции (4.1), поставляющей атомы кристаллизующегося металла. К таким факторам следует отнести состав и температуру электролита, наличие примесей в нем, перенапряжение, условия перемешивания и т. д.

Несмотря на указанную особенность, к процессу электрокристаллизации вполне применимы положения теории кристаллизации новой фазы, разработанные для процессов кристаллизации из расплавов, осаждения из паров и растворов.

Их сущность заключается в следующем:

1. Для образования кристаллитов новой фазы из объема материнской необходимо отклонение соответствующих термодинамических параметров системы (температуры, давления, концентрации) от их равновесных значений. Так, для кристаллизации расплава требуется его переохлаждение, для образования кристаллов твердой фазы из раствора – пересыщение..

2. Процесс кристаллизации складывается из стадий образования зародышей новой фазы и стадии их дальнейшего роста. Скорости протекания этих стадий определяют форму, размеры и другие особенности структуры получаемых кристаллов. Эти скорости зависят от величины созданного пере­сыщения пли переохлаждения и от особенностей тепло- и массообмена в системе.

Применительно к электрокристаллизации эти положения выглядят следующим образом. Роль пересыщения или переохлаждения в этом случае выполняет перенапряжение (отклонение потенциала реакции (4.1) от равновесного значения в отрицательную сторону).

При создании определенного перенапряжения на поверхности подложки возникают начальные образования новой фазы — зародыши, которые затем разрастаются в кристаллиты макроскопического размера.

Скорости стадий образования зародышей и их роста определяют структуру осадка. В свою очередь, скорость каждой стадии зависит от условий (параметров) электролиза: плотности тока, состава электролита, температуры, условий перемешивания и т. д. Поэтому, изменяя условия электролиза, можно влиять как на стадию образования зародышей, так и на стадию их роста зародышей, изменяя тем самым структуру получаемого осадка. Рассмотрим в связи с этим особенности протекания указанных стадий в процессах электрокристаллизации.

Дата добавления: 2015-08-05