铜电沉积过程中阴极过电势的影响因素
铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响
铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响吕玉国;李坚;黄娟【摘要】本文用线性扫描伏安法研究Cu2+浓度和温度对铜电极极化行为的影响.结果表明,在铜电解中,升高温度和提高Cu2+浓度对铜电极体系起到去极化作用,温度和Cu2+浓度升高,极化程度减小,而极限电流密度和峰电流密度增大;同时交换电流密度i0增大;平衡电位ψ平略微上升.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2010(019)003【总页数】4页(P81-84)【关键词】铜电解精炼;极化;混合控制【作者】吕玉国;李坚;黄娟【作者单位】昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明,650093;昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明,650093;昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明,650093【正文语种】中文【中图分类】TF804.4;TF811ABSTRACT:In this paper,using linear s weep voltammetry,effects of copper ion concentration and temperature on electrolytic copper polarization are studied.The results show that in the copper electrolysis,elevating the temperature and increasing the concentration of Cu2+can polarize the copper-electrolysis system.W ith the increasing of temperature and ofCu2+concentration,the degree of polarization is decreased,while the li mited current density and peak current density increase.At the same ti me,exchange current density rising and equilibrium potential increased slightly.KEY WORDS:copper electrorefining;polarization;minxed control1.1 电流密度 (I)、交换电流密度 (i0)和极限电流密度 (Id)极化现象在电化学领域中普遍存在,在铜电解过程中也不例外。
铜电沉积阴阳极材料
铜电沉积阴阳极材料铜电沉积是一种常用的电镀方法，在工业上广泛应用于铜制品的制造。
铜电沉积的过程中，阴极和阳极材料起着重要的作用。
本文将介绍一些常用的铜电沉积阴阳极材料。
阴极材料主要分为两类：导电金属和非导电材料。
常用的导电金属阴极材料包括铜、不锈钢、钴、镍等。
这些材料具有一定的导电性能和一定的耐腐蚀性，适用于铜电沉积工艺。
其中，铜是最常用的阴极材料，因为它具有良好的导电性能和优良的抗腐蚀性能。
铜阴极可以通过钢丝刷、薄膜涂层或真空沉积等方式制备。
非导电材料通常被称为惰性阴极材料，它们不具备导电性能，但具有良好的耐腐蚀性能。
惰性阴极材料常用于特殊的铜电沉积工艺，如钢铁表面镀铜、陶瓷类件件镀铜等。
惰性阴极材料有很多种，例如石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等，常常需要根据具体的应用需求进行选择。
阳极材料与阴极材料相对应，通常选择纯铜材料。
纯铜阳极是由纯度较高的铜材料制备而成，其中掺杂的杂质元素含量较低，纯铜阳极的选择可依据工艺要求进行调整。
随着铜阳极的溶解电流密度的变化，可以对铜电解液的浓度、温度、槽液搅拌条件等进行调整，以实现更好的电沉积效果。
除了以上常见的阴极和阳极材料，还有一些特殊的材料可用于铜电沉积。
例如，碳材料可以用作阴极材料，在某些电镀工艺中可以达到优异的电沉积效果。
此外，有些工艺要求降低氧气的发生，可以使用银阳极材料来抑制氧气的发生。
在铜电沉积过程中，阴极和阳极材料的选择对于电沉积效果和产品质量有着重要的影响。
合适的阴阳极材料可以提高电沉积效率，降低能源消耗。
因此，在实际应用中选择合适的阴阳极材料至关重要。
总的来说，铜电沉积的阴阳极材料多样性较高，可以根据具体的工艺需求来选择。
在实际应用中，需要考虑材料的导电性能、耐腐蚀性能以及成本等因素。
通过选择合适的阴阳极材料，可以优化铜电沉积工艺的效果，满足不同产品的制造需求。
影响电镀铜沉积物理因素
影响电镀铜沉积的物理因素【摘要】本文从电镀电源、温度、添加剂等条件出发，研究了几种影响电镀的因素，并做了具体的说明。
【关键词】电镀铜；影响因素；添加剂随着芯片集成度的不断提高，铜已经逐渐取代铝成为超大规模集成电路互连中的主流互连技术所用材料。
在目前的芯片制造中，芯片的布线和互连几乎全部是采用铜镀层。
镀层与基体的结合强度是衡量镀层与基体表面结合牢固程度的重要指标，也是其各项性能得以实现的重要前提。
关于电镀铜层与基材的结合力方面的研究已有一些报道，但有关沉积参数与沉积物性能之间的关系尚不清楚。
众所周知，镀层的性能主要依靠它们的微观结构，而微观结构受沉积条件如电源、电解液的组成、阴极过电位值、ph 值、电流密度以及基材表面状态等的影响。
1.电源的影响一般铜电镀操作电源有下列三种不同的方式（1）可以固定直流电源来进行化学电镀，（2）亦可以脉冲电源（pulsed plating；简称 pr）进行电镀，（3）或则以可程序化波形（periodic pulsed plating；简称 ppr）的电源供应器，来进行电镀反应。
使用脉冲电源，会使电极表面的反应周期中断，溶液中部分铜离子得以扩散进入较深处的阴极表面沟渠中，而促使阴极表面的电流密度趋于相等，使镀膜变得平滑。
此外，若以可程化的波形来进行电镀，这种的电镀方式，不仅会具有上述脉冲式电源的优点亦会蚀刻电镀表面过量沉积的铜，而让铜膜更加平滑，并可有效的帮助铜金属的填洞能力。
使用脉冲式电源或可程序化的波形电源来进行铜电镀之最大的优点在于可以不用使用化学添加剂来控制铜膜的生成。
仅管脉冲式电源或可程序化的波形电源电镀具有此优点，但两者在电镀过程中，由于电极表面反应的不可逆性，使得电源输出的波形与实际电镀时所产生的波形，两者间的差异并无法得知，因此要深入了解以改变电源供应的波形对电镀铜成膜的影响，实际上有其困难性。
基于上述原因，本实验将以固定的直流电源波形来进行铜电镀反应。
铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响
铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响I. 引言- 铜电解是一种重要的电化学工艺，广泛应用于电子、冶金等领域- 铜离子浓度和温度是影响铜电解极化作用的主要因素- 本文旨在探讨铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响及其机理II. 铜离子浓度对铜电解极化作用的影响- 铜离子浓度对电解电势和电流密度的影响- 铜离子浓度对阳极过电位和阴极过电位的影响- 铜离子浓度对电解液中铜离子的扩散和沉积行为的影响III. 温度对铜电解极化作用的影响- 温度对电解反应速率的影响- 温度对电解液电导率的影响- 温度对电极表面化学吸附和膜溶解过程的影响IV. 铜离子浓度和温度联合影响的机理- 铜电解极化的主要机理- 铜离子浓度和温度的相互作用对极化行为的影响- 铜电解极化的相关数学模型和实验结果V. 结论及展望- 总结铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响及其机理- 展望铜电解工艺未来的发展和应用前景- 强调未来在相关领域的研究和发展的重要性注：本提纲仅为参考，实际文章的篇幅及内容可根据需要酌情调整。
I. 引言铜电解作为一种电化学工艺，在电子、冶金等领域都有广泛的应用。
它是利用电解池中的阴阳极间的电子传递过程，将金属离子还原到电解池内，从而使金属在阴极沉积的过程。
其中，铜电解的应用长久以来就在金属制造、电子等领域有非常重要的作用。
铜电解的过程是很复杂的，其中涉及到的因素也很多。
例如，电化学反应的速率、电解液中铜离子的浓度、电极表面化学吸附等等，都可能对铜电解的极化作用产生影响。
本文将着重探讨铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响及其机理。
第一章节将主要讨论铜离子浓度对铜电解极化作用的影响。
II. 铜离子浓度对铜电解极化作用的影响铜离子浓度是影响铜电解极化作用的一个重要因素。
在铜电解时，电极表面会发生铜离子的化学反应，从而导致电极极化。
铜离子浓度对电解电势和电流密度的影响、对阳极过电位和阴极过电位的影响以及对电解液中铜离子的扩散和沉积行为的影响都是铜离子浓度对铜电解极化作用的影响方面。
电沉积电位的选取
电沉积电位的选取电沉积电位的选取是电沉积过程中的一个关键参数，它通常需要根据具体的金属离子和沉积条件来确定。
以下是选取电沉积电位时需要考虑的几个因素：1.平衡电位：沉积电位通常设定在金属离子的平衡电位以上，以确保电沉积过程能够顺利进行。
2.金属与底物的相互作用：电沉积过程中，金属与电极表面底物之间的相互作用会影响沉积电位的选择。
如果金属与底物之间的作用力较强，可能需要更高的电位才能实现有效的沉积。
3.浓差极化：在电沉积过程中，由于金属离子在电极表面的浓度变化，会产生浓差极化现象，这也需要在选取电位时予以考虑。
4.晶体结构：不同的金属具有不同的晶体结构，这会影响其沉积电位。
例如，某些金属可能更倾向于形成特定的晶面，这需要在电位选择上进行调整。
5.溶液成分：溶液中的其他成分，如pH值、添加剂等，也会影响电沉积过程和电位的选择。
6.温度：溶液的温度会影响离子的活性和扩散速率，进而影响电沉积电位的选取。
7.电流密度：电流密度的大小直接关系到沉积速度和沉积质量，因此在确定电位时也需要考虑到电流密度的影响。
8.实验目的：不同的实验目的（如制备纳米材料、能源材料或进行表面修饰）可能需要不同的电沉积电位。
9.实验室经验：实验室中积累的经验也是选择电沉积电位的重要依据。
通过实验可以不断优化电位，以达到最佳的沉积效果。
10.文献资料：参考相关文献中的实验条件和参数，可以帮助选择合适的电沉积电位。
11.实验设备：实验设备的精度和稳定性也会影响电位的选择。
确保设备能够提供准确和稳定的电位输出是非常重要的。
12.安全考虑：在选取电位时，还需要确保操作的安全性，避免过高的电位导致危险情况的发生。
综上所述，电沉积电位的选取是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
通常，实验者会根据具体的金属离子、溶液条件、实验目的以及设备能力等因素，通过实验来确定最合适的电沉积电位。
电积铜生产过程中阳极铜的作用及影响因素研究
电积铜生产过程中阳极铜的作用及影响因素研究简介：电积铜是一种常见的金属电镀工艺，广泛应用于电子、电气和通信等领域。
在电积铜的生产过程中，阳极铜是起到重要作用的关键因素之一。
本文旨在探讨阳极铜在电积铜生产中的作用和影响因素。
第一部分：阳极铜的作用1. 提供电流阳极铜在电积铜过程中起到提供电流的作用。
在电解槽中，阳极铜通过电源供电，产生一定的电流，并将电流通过电解液传递到阴极上。
2. 提供铜离子阳极铜在电解槽中溶解并释放出铜离子。
这些铜离子通过电解液的传递，最终在阴极上沉积形成电积铜层。
3. 维持电解液浓度阳极铜的溶解可以补充电解液中的铜离子，维持电解液中铜离子的浓度。
这对于保持良好的电积效果和均匀的电积铜层至关重要。
第二部分：影响因素的研究1. 阳极铜的品质阳极铜的品质直接影响电积铜的质量。
高品质的阳极铜应具有高纯度、均匀的结构、良好的导电性和较低的杂质含量。
低品质的阳极铜可能导致电积铜层的不均匀沉积、质量不稳定等问题。
2. 电流密度电流密度是指单位面积上通过的电流量。
电流密度的变化会直接影响电积铜层的厚度和结晶形态。
过高的电流密度可能导致电积铜层过度厚度、颗粒粗大等问题，而过低的电流密度可能导致电积铜层薄度不足、不致密等问题。
3. 电解液组成电解液中的成分和浓度对阳极铜的溶解和铜离子的生成有重要影响。
常用的电解液成分包括铜盐、酸、缓冲剂和添加剂等。
合理选择和控制电解液的组成，可以调整电积铜的性能和质量。
4. 温度和搅拌温度和搅拌是影响电解过程中阳极铜的溶解和电积铜层的沉积的重要因素。
适当的温度能够提高电解液的活性，促进阳极铜的溶解和铜离子的传递。
搅拌可以增加电解液的流动性，均匀分布电解液中的铜离子。
5. 时间和电压电积过程中的时间和电压也会对阳极铜和电积铜层产生影响。
过长的电积时间可能会导致电积铜层过厚，而过短的电积时间可能会导致电积铜层的薄度不足。
合适的电压能够控制电流密度，影响电积铜层的厚度。
电积铜产粗铜过程中的电解电位对质量的影响
电积铜产粗铜过程中的电解电位对质量的影响近年来，电积铜作为一种重要的冶金工艺，在电子、通信等领域中得到广泛应用。
在电积铜产粗铜的过程中，电解电位是一个至关重要的参数，它直接影响到生产质量和效率。
本文将探讨电解电位对电积铜产粗铜质量的影响，并分析如何优化电解电位以提高产品质量。
首先，电解电位会影响电积铜的结晶特性。
当电解电位过高时，电积铜的结晶会变得粗大不均匀，形成晶界错位和内部应力增加，容易产生晶体缺陷和电解铜脱落现象。
这样的纹状缺陷和电解铜脱落会导致电积铜的表面不平整，降低产品的质量和使用寿命。
因此，合理控制电解电位，使其不过高，是保证电积铜结晶特性良好的关键之一。
其次，电解电位还会对电积铜的纯度产生影响。
在电解过程中，电流通过阳极的铜板，使铜阳极溶解并在阴极上沉积，同时伴随着其他杂质的沉积。
在正常电解电位下，铜阳极溶解的速率与其他杂质溶解的速率相对较慢，可以保证电积铜的纯度较高。
但如果电解电位过低，阳极溶解速度会加快，容易导致杂质和氧化物混入电积铜中，降低纯度。
因此，在控制电解电位时，需要确保其在适当的范围内，以保证产品的高纯度。
此外，电解电位还会影响电积铜的表面光洁度。
电解电位的高低会导致电积铜的表面粗糙度不同，从而影响光洁度。
当电解电位过高时，电解铜在阴极上沉积的速度增加，容易形成颗粒粗糙的表面。
而当电解电位过低时，电解铜在阴极上沉积的速度减慢，容易导致表面出现空洞和凹凸不平。
因此，控制适当的电解电位，使电积铜表面保持良好的光洁度，是保证产品外观质量和性能的关键。
最后，电解电位的不同也会对产量和能耗产生直接影响。
当电解电位较高时，阳极溶解速率加快，导致电解铜产出速度增加，从而提高产量。
但这同时会带来能耗的增加，为了兼顾产量和能耗，需要调整电解电位的合理范围以达到最佳效果。
合理控制电解电位，可以提高生产效率，降低能耗，保证经济效益的最大化。
综上所述，电解电位在电积铜产粗铜过程中起到至关重要的作用。
若干因素对铜及铜合金电沉积腐蚀机制的影响研究
若干因素对铜及铜合金电沉积/腐蚀机制的影响研究铜及铜合金因其在导电、导热、耐蚀等方面的优异特性,被广泛应用于电力、电子、建筑装饰等领域,而且随着科学技术与生产的发展,铜电沉积薄膜也逐渐遍及如电子、精密仪器等各行业,并具有重要的应用前景。
耐腐蚀性作为金属材料服役过程中最重要的性能之一,对铜及铜合金的开发与应用都至关重要,除一些不可逆反应外,电沉积与腐蚀互为以电化学反应为本质的逆过程,均发生在电极/溶液界面处,而添加剂、缓蚀剂及合金元素可显著改变或影响电极/溶液界面处丰富且复杂的动力学行为,改变铜及铜合金的表面性质。
因此,本课题通过结合多种电化学、光谱、能谱及显微电子技术,系统研究了添加剂/缓蚀剂与特性吸附离子在电极/溶液界面处的交互作用,致力于揭示添加剂与特性吸附离子在多种因素如电解液流速、电流密度、温度的交互作用下对铜电沉积及沉积层性能的影响机制;并选取某些可同时作为电沉积添加剂和缓蚀剂的有机物,通过检测该添加剂体系中获得的沉积层的缓蚀效果,将电沉积研究与腐蚀研究相关联。
此外,本课题深入研究了合金元素、组织结构、环境中腐蚀性离子等因素对铜及铜合金的腐蚀萌生与发展及腐蚀产物演变的影响机制。
最后,希望通过上述研究,能为铜箔电沉积生产中添加剂/缓蚀剂的遴选及耐蚀铜合金的应用与开发提供理论指导。
本课题的主要研究内容及贡献如下:(1)通过研究电解铜箔添加剂明胶与电解液对流间的协同作用,提出了明胶在不同电解液对流条件下的表面吸附机制及铜箔生长模型。
发现明胶能够吸附于电极表面抑制铜电沉积,阻碍析氢副反应所产生的氢气泡在电极表面脱附,影响表面形貌的均匀性和电流分布,在强对流条件下生成的铜箔具有沿电解液流速方向的沟壑状表面形貌。
研究表明明胶能够抑制铜电沉积及析氢反应,提高沉积电流密度,并能阻碍晶粒的侧向生长而细化晶粒。
因此选取适中的电解液流速(600-1000 rpm)及明胶浓度(2 ppm),可抑制析氢副反应并提高沉积电流效率,同时可得到表面缺陷较少、微观组织较精细的铜箔,其为工业生产中明胶浓度和电解液流速的选择提供了理论支持。
不同处理条件下铜离子溶液的电沉积行为
不同处理条件下铜离子溶液的电沉积行为铜离子的电沉积，是目前广泛应用于电子、汽车、航空、建筑等众多领域的一种重要技术。
而不同的处理条件，则会影响着铜离子电沉积的行为。
本文将从电沉积条件、溶液浓度、电流密度和PH值等几个方面来探讨不同处理条件下铜离子溶液的电沉积行为。
1.电沉积条件的影响电沉积条件是指在进行铜离子电沉积时所设置的参数，如电压、电流密度、时间等。
其中，电压会影响电沉积速率和密度，而电流密度则会影响电沉积品质和晶体形态。
时间则是电沉积完成的标志。
因此，我们在进行铜离子电沉积时，需要根据需要调整电压、电流密度和时间等参数。
2.溶液浓度的影响溶液浓度是指铜离子的浓度，它直接决定着电沉积所得的铜层质量。
通常情况下，在相同的电流密度下，铜离子的浓度越高，得到的铜层厚度也会越大。
但是过高的铜离子浓度也会导致表面粗糙和孔隙问题。
因此，我们在进行铜离子电沉积时，应该控制好浓度，以得到高质量的铜层。
3.电流密度的影响电流密度是指单位面积上电流通过的量，它会直接影响电沉积的速率和品质。
当电流密度较低时，铜层生长速率较慢，而且颗粒细小；而当电流密度较高时，则生长速率快，颗粒较粗大。
因此，合适的电流密度可以提高电沉积速率和铜层品质。
4.PH值的影响PH值是指溶液的酸碱度，它会对电沉积的结果产生影响。
当PH值过高时，会导致铜层中出现气泡和孔隙，严重影响铜层的品质；而当PH值过低时，则会导致电沉积速率下降，且铜层会出现暗色和较不均匀的现象。
因此，我们在进行铜离子电沉积时，需要控制好PH值，以得到高品质的铜层。
总之，在进行铜离子电沉积时，不同的处理条件会对结果产生影响。
因此，我们应该根据具体情况，对各个参数进行合理的调整和控制，以得到高品质的铜层。
铜电沉积阴阳极材料 -回复
铜电沉积阴阳极材料-回复铜电沉积是一种重要的电化学过程，常用于铜及其合金的电镀制备。
在这个过程中，铜阳极和铜阴极作为电沉积的两个极端起着至关重要的作用。
本文将详细介绍铜电沉积的过程以及其中的阴阳极材料的选择。
第一部分：铜电沉积的过程铜电沉积是一种电化学过程，通过在一个电解质中施加电压或电流将铜离子还原为固体铜，使其沉积在电极上。
这个过程通常由带有阳极和阴极的电解槽完成，阳极和阴极是电化学反应的两个重要组成部分。
第二部分：铜阳极材料的选择阳极在电沉积过程中起着主要的离子释放和电子流动的作用。
铜电沉积通常使用铜阳极，因为它可以在电解槽中释放铜离子，从而实现铜的电沉积。
在选择铜阳极材料时，需要考虑以下几个因素：1. 纯度：铜阳极的纯度非常重要，因为杂质的存在会对电沉积过程产生负面影响。
因此，高纯度的铜阳极通常被优选。
2. 寿命：阳极材料的寿命对电沉积过程的连续进行至关重要。
铜阳极应具有足够的耐腐蚀性和耐久性，以保证其长期稳定的性能。
3. 形状与尺寸：阳极材料的形状和尺寸应该适合于所使用的电解槽和工艺要求。
常见的形状包括板状、棒状、粉末状等。
第三部分：铜阴极材料的选择阴极在铜电沉积过程中扮演着收集电子和沉积铜的角色。
与阳极相比，阴极材料的选择要求相对较低。
一般情况下，阴极可采用普通的导电材料，如不锈钢、铜、镍等。
在选择阴极材料时，需要考虑以下几个因素：1. 导电性：阴极材料应具有良好的导电性能，以保证电流在电极之间的均匀分布。
2. 耐腐蚀性：阴极材料应具有良好的耐腐蚀性能，以避免在电沉积过程中发生不必要的化学反应。
3. 成本：阴极材料的选择还应考虑材料的成本。
通常情况下，价格较低且易获取的阴极材料更为受欢迎。
总结：铜电沉积是一种重要的电化学过程，通过选择合适的阴阳极材料来实现。
铜阳极在电解槽中起着释放铜离子的作用，因此其高纯度、寿命和形状尺寸等方面的优化非常重要。
而铜阴极相对来说要求较低，常用的导电材料即可满足要求。
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１ 阴 极 过 电 势 产 生 机 制 及 作 用
电解池 系统 有 电流 通 过 时 ，外 线 路 和金 属 电
极 中有 电子 定 向移 动 ，溶 液 中有 正 负 离子 定 向移
ห้องสมุดไป่ตู้
动 ，并 在 电极表 面发 生净 电极 反应 。电解 过程 中 ， 只有界 面 反 应 速 率 和 溶 液 中 离 子 传 输 速 率 足 够 快 ，同时溶 液 中的 离 子传 输 能 够 使 参 加反 应 的离
向偏 离 ，偏离 程度 即 为过 电位或 过 电势 。 电解 过 程 中 ，铜 的阴极 沉积 反应 为
Ｃｕ ＋ ２ｅ— Ｃｕ。
（１）
平 衡 电位 下 ，ｉ 一ｉ 一ｉ。，其 中 ｉ 为 阳极 电流 密 度 ， ｉ 为 阴极 电流 密 度 ，ｉ。为 交 换 电流 密 度 。平 衡 电
位 下 ，电极表 面无 净 电流通 过 ，铜 离子 无法 在 阴极
第 ３５卷第 １期 （总第 １４５期 ） ２０１６年 ２月
湿 法 冶 金
Ｈ ｙｄｒｏｍ ｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
ＶｏｌＩ ３５ ＮＯ．１（Ｓｕｍ．１４５） Ｆｅｂ．２Ｏ１６
铜 电沉积过程 中阴极过 电势的影 响 因素
陈正 奎
（西藏 玉龙 铜业 股份 有 限公 司 ，西藏 昌都 ８５４０００）
关 。超 电势 是铜 发生 电沉 积 的必要 条件 。若 Ｊ》 相应 电流密度 下进行 电解 ，不易 得到致 密产 物 ；在
ｉ。，电极表 面 净 电流会 使 界 面 电化 学 平 衡 遭 到 很 扩 散 控 制 区 ，电 流 密 度 接 近 极 限 电 流 密 度 ，过 电势
大程度 破坏 ，电化学反应 为 完全不 可逆 。式 （３）可 主要 由 浓 差 极 化 引 起 ，在 该 区 域 内 电 解 所 得 阴 极
收 稿 日期 ：Ｚ０１５ ０６—０２ 作 者 简 介 ：陈 正 奎 （１９８４一 ），男 ，彝 族 ，云 南 昭 通 人 ，工 程 师 ，主要 从 事 铜 湿 法 冶 炼 工 作 。
· ６ ·
湿 法 冶 金
２０１６年 ２月
式 （３）表 明 ，净 电流 大小 与 阴极 超 电势密 切相 致 密产 品 ；混合 控制 区有浓 度梯 度存 在 ，在该 区域
摘 要 ：介 绍 了 几 种 铜 电沉 积 过 程 中影 响 阴极 过 电 势 的 因 素 ，分 析 了 电 流 密 度 、添 加 剂 种 类 、阳 极 质 量 及 电 解 液 温 度 等 对 阴极 过 电 势 的 作 用 机 制 ，讨论 了 各 因 素 对 高 纯 阴极 铜 产 率 的影 响规 律 。 关 键 词 ：铜 ；电解 ；阴 极 过 电势 ；影 响 中 图 分 类 号 ：ＴＦ８０３．２７；ＴＦ８１１ 文献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１００９—２６１７（２０１６）０１—０００５—０６ ＤＯＩ：１０．１３３５５／．￣．ｃｎｋｉ．ｓｆｙｊ．２０１６．０１．００２
沉 积 ；电 极 上 通 有 净 电 流 时 ，电极 平 衡 被 打 破 。 净
电流大小 可 表示 为
，一 ｉｋ— ｉ 。
（２）
不 考 虑 浓 差 极 化 现 象 时 ，可 进 一 步 表 示 为
。 ｆｅＸｐ ｃ ｈ ｘｐ（一 ） ，
式 中 ： 为 阴极 超 电势 ，ａ 为 氧化 方 向电化 学 传 递 系数 ，ａ。为 还原 方 向电化 学 传递 系数 ，Ｆ为 法 拉第 常数 ，Ｒ 为标 准气 体 常数 ，丁为反 应 温度 。
铜 电解 是 电化学 作用 下 铜离 子从 电解 液 中沉 积 出来 形成 金属 晶体 的过程 。晶体形 成 和长 大过 程 皆在 电场 作用 下完 成 ，容易 受 到阴极 表 面状 态 、 电极 附 近溶 液物 化性 质 和 阴极 极 化作 用等 因素 的 影 响 口。］。 电解 液 中 金 属 离 子 能 否 还 原 ，取 决 于 阴 极 电 位 ，但 平 衡 电 位 下 晶 核 不 能 形 成 ，电 沉 积 不 能 发生 ，只有 阴极 极 化 到 一定 程 度 对 平 衡 电位 发 生 偏差 时 才可 发生 电结 晶 。 阴极 极化 程度 即阴极超 电势 决定 电结 晶 层 的粗 细程 度 ［４］，阴 极超 电 势 越 高 ，晶核 越容 易形 成 ，数量 越 多 ，沉 积层 越致 密 ；反 之 ，阴 极超 电势 越 低 ，晶核 形成 越 为 困难 ，形 成 的 晶粒 较 为 粗 大 ：因此 ，铜 电解 过 程 中 ，阴极 沉 积 物 形态 主要 由阴极 过 电势 的大小 决定 。
电 流 密 度 是 铜 电解 精 炼 中 最 主 要 的 技 术 指 标 之 一 ，其 与 阴极 铜 产 量 成 线 性 关 系 ，提 高 电 流 密 度 可 以 在 基 本 不 增 加 设 备 情 况 下 提 高 阴 极 铜 产 量 ］。提 高 电流密 度 ，虽可 在一 定程 度上 提 高 阴 极 超 电势 ，但 也会 使 阳极 溶 解 和 阴极 沉 积 速度 加 快 ，造 成 阳极 的不 均 匀 溶 解 和 阴极 的不 均 匀 沉 积 同步 加剧 ，阳极 泥 容易 黏 附于 阴极表 面 ，造成 阴极 铜 表 面粗 糙 、结构 疏 松 、长 粒 子 现 象严 重 ，高纯 阴 极 铜产 率 降低 ｌ７］。提 高 铜 电解 生 产能力 的同 时也 要保 证 高纯 阴 极 铜产 率 ，所 以需 加 强 对 阴极 超 电 势 的控 制 。结 合课 题组 在铜 电解 过程 中控 制 阴极 过 电势 方 面的 研究 情 况 ，总 结 了 近年 来 控 制 阴极 过 电势 方 面 的研究 进展 。
子 得到及 时补充 ，才 可使 电荷不 在 电极表 面 内 、外
两 侧积 累 ，使 电解 过 程 处 于平 衡 状 态 。电子 导 体
内电子 流动 速度 较 快 ，系 统 有 电 流通 过 时易 造 成
阴极负 电荷 积 累和 阳极 正 电荷 积 累 ，电极 极 化 不 可 避免 ，阴极 电势 向 负方 向偏离 、阳极 电势 向正 方