薄膜电镀

电镀电池由两种不同的金属组成，由盐桥或多孔膜连接。 这些电化学细胞具有氧化和还原半细胞反应，这些反应自发地发生以产生能量。电极位通过提供能量来驱动非自发氧化还原反应，以薄膜将电极板化，从而反转电镀电池。阳极由要镀的金属制成，通过提供直流电被氧化。阳极的这种氧化产生溶解和流经电解溶液的离子，电解液中含有金属盐和其他离子，允许电流流动。溶解的离子被减少并镀在阴极上。电致变色电池在受到电压影响时会改变其光学吸收。与电镀一样，驱动电致变色氧化还原反应可使这些材料在漂白状态和彩色状态之间过渡，就像涂层材料普鲁士蓝一样。

电镀工艺要求工艺中使用的两种材料具有导电性，因为主要使用金属和金属化合物。为了成功电镀，要镀层的材料表面需要完全清洁。通过将材料浸入强酸中或反向短暂连接电镀电路，确保表面清洁 - 如果电极清洁，电镀金属中的原子将有效地粘接它。即使表面清洁，当部件具有复杂的几何形状时，也会导致电镀厚度分布不均匀时，也会导致电镀无效。电镀厚度可以通过改变金属之间的电流持续时间和金属之间施加的电流强度来控制。增加其中一种或两种将增加电镀的厚度。通过控制电镀的厚度，可以避免复杂几何形状引起的电镀问题。

该技术的目标是将普鲁士蓝的薄膜电镀到ITO涂层PET的薄片上，然后利用UV-Vis光谱测量薄膜吸收和透射光的能力。处于漂白和彩色状态的电致变色薄膜的UV-Vis数据将量化这两种状态的薄膜之间的颜色差异。此外，较厚的电致变色膜将实现更深刻的彩色状态，因此与较薄的薄膜相比，吸收的光线相对较多。因此，UV-Vis 还可用于对薄膜进行质量厚度比较。

从质量上讲，在普鲁士蓝中涂覆的 ITO 在应用负电位时将变得透明，如下图 1所示。通过施加正电压可以扭转这种变化。

图1:普鲁士蓝在其彩色和漂白状态。

更定性地，沉积层的厚度可以通过多种方式改变和测量，包括改变电极电压或电镀时间。对于普鲁士蓝，不同的层厚度将影响光通过样品的透射百分比。ITO 沉积的普鲁士蓝量与不透度程度之间的关系可以通过UV-可见分光度测量，图2和图3所示。

图2:普鲁士蓝的UV-Vis光谱，其彩色状态适用于各种电化学沉积电压。 

图3:普鲁士蓝的UV-Vis光谱，其颜色状态为各种电化学沉积时间。

沉积在较高电压的薄膜的透射率低于沉积在较低电压下薄膜的传输率。这表明层在更高的电压下比在低电压时更厚。此外，电沉积时间较长的样品的透射率较低，再次表明薄膜在较长的沉积时间下较厚。

如本实验所示，电镀允许在体积变化最小范围内修改材料表面属性。在电镀过程中，电流通过阳极和阴极之间的电解溶液传递。电解质溶液中的带正电的阳离子被吸引并沉积在带负电荷的阴极上。一旦沉积，层中的原子通过还原过程获得电子。

电镀的速度和量取决于电解质溶液中阴极和阳极之间施加的电流强度。此外，必须仔细选择用于电镀的金属，因为某些金属会相互合金;在这些情况下，必须沉积多个金属层。

由于阳离子是化学粘合基板，电镀具有均匀热膨胀、更好的耐化学腐蚀和增强物理耐久性等优点。与其他薄膜沉积方法相比，电化学沉积的一个缺点是，在沉积之前，必须在基板上铺设导电表面。此外，电镀过程并不总是产生均匀的沉积，导致材料涂层不一致。

除存放普鲁士蓝外，电镀还有许多应用。电镀广泛用于珠宝行业，因为它允许对电镀过程进行高度控制，并允许不同的美学修改。通过沉积不同的金属来形成具有独特外观的合金，可以实现各种颜色变化。此外，金属可以以统一的方式沉积，从而减少颜色不一致，并隐藏焊料和组件线。通过利用电镀，珠宝商能够创造出美观、美观的实用、一致的金属涂层。

电镀也用于汽车行业。车辆经常受到重要部件磨损的力。电镀允许在不改变零件功能体积的情况下修改和增强各种部件的属性。沉积铬为车辆提供卓越的磨损和腐蚀保护，使汽车能够以最低的维护和修理要求延长使用寿命。

在半导体行业，与传统的蒸发技术不同，电镀具有巨大的成本、可靠性和环境优势，并可适应截然不同的晶圆尺寸。电镀工艺允许在易碎的基板上沉积，也允许先进的形状控制或新功能。电极利用一种易于适应工业生产的技术，提供了一种廉价独特的样品。