金屬電沉積的基本原理就是關於成核和結晶生長的問題
金屬的電沉積是通過電解方法，即通過在電解池陰極上金屬離子的還原反應和電結晶過程在固體表面生成金屬層的過程。其目的是改變固體材料的表面效能或製取特定成分和效能的金屬材料。金屬電沉積應用的領域也很廣泛，通常包括電冶煉、電精煉、電鑄和電鍍四個方面，它的這些應用使其受到了越來越多的關注，因此，研究並掌握電沉積過程的基本規律變得尤為重要。
金屬沉積的陰極歷程，一般由以下幾個單元步驟串聯組成：
（1）液相傳質：溶液中的反應粒子，如金屬水化離子向電極表面遷移。
（2）前置轉化：遷移到電極表面附近的反應粒子發生化學轉化反應，如金屬水化離子水化程度降低和重排；金屬絡離子配位數降低等。
（3）電荷傳遞：反應粒子得電子，還原為吸附態金屬原子。
（4）電結晶：新生的吸附態金屬原子沿電極表面擴散到適當位置（生長點）進入金屬晶格生長，或與其他新生原子聚集而形成晶核並長大，從而形成晶體。
上述各個單元步驟中反應阻力最大、速度最慢的步驟則成為電沉積過程的速度控制步驟。不同的工藝，因電沉積條件不同，其速度控制步驟也不同。
1.2 金屬電沉積過程的特點
電沉積過程實質上包括兩個方面，即金屬離子的陰極還原（析出金屬原子）的過程和新生態金屬原子在電極表面的結晶過程（電結晶）。前者符合一般水溶液中陰極還原過程的基本規律，但由於電沉積過程中，電極表面不斷生成新的晶體，表面狀態不斷變化，使得金屬陰極還原過程的動力學規律複雜化；後者遵循結晶動力學的基本規律，但以金屬原子的析出為前提，又受到陰極介面電場的作用。因而二者相互依存、相互影響，造成了金屬電沉積過程的複雜性和不同於其他電極過程的特點。
（1）與所有的電極過程一樣，陰極過電位是電沉積過程進行的動力。然而，在電沉積過程中，只有陰極極化達到金屬析出過電位時才能發生金屬離子的還原反應。而且在電結晶過程中，在一定陰極極化下，只有達到一定的臨界尺寸的晶核，才能穩定存在。
凡是達不到晶核臨界尺寸的晶核就會重新溶解。而陰極過電位愈大，晶核生成功愈小，形成晶核的臨界尺寸才能減小，這樣生成的晶核既小又多，結晶才能細緻。所以，陰極過電位對金屬析出和金屬電結晶都有重要影響，並最終影響到電沉積層的質量。
（2）雙電層的結構，特別是粒子在緊密層中的吸附對電沉積過程有明顯影響。反應粒子和非反應粒子的吸附，即使是微量的吸附，都將在很大程度上既影響金屬的陰極析出速度和位置，又影響隨後的金屬結晶方式和緻密性。因而是影響鍍層結構和效能的重要因素。
（3）沉積層的結構、效能與電結晶過程中新晶粒的生長方式和過程密切相關，同時與電極表面（基體金屬表面）的結晶狀態密切相關。例如，不同的金屬晶面上，點沉積的電化學動力學引數可能不同
經典的電結晶理論
電結晶過程可分為兩個階段第一階段為離子從電解液中輸送到電極表面並放電；第二階段是原子進入晶格和晶體的生長。電結晶過程的複雜性既與晶體表面的不均勻性有關，又與形成新相有關。在形成固相時產生結晶過電位，後者產生的原因時原子進入固體金屬晶格的有序結構中的遲緩性，純粹形式的結晶過電位只有當其它各步驟，即電荷傳遞，擴散以及在溶液中的化學反應等價電流都非常接近熱力學平衡時，才能顯現出來。
當電沉積發生在理想的平滑表面時，結晶過電位與形成晶胚有關，金屬的晶核由為數不多的配置在同一平面上（二維晶核）的原子或相互重疊的原子（三維晶核）所組成。晶核的形成機率w與過電位ηk有如下關係：w=bexp（-b/ηk2）式中b，b為常數。
由上式可知：結晶過電位越高，晶核的形成機率越大，以至晶核形成數目就越多，晶核尺寸隨之變小，所得鍍層組織結構就越細密。在近代電結晶理論中，離子放電可在晶面上任何地點發生，先是形成吸附離子（adion），然後在表面擴散，直至生長點後長入晶格。
生長點一般為表面缺陷，如下圖所示的坎坷（kink）或邊壁（ledged），通常為螺旋位錯露頭。這一晶體生長模型提出離子放電步驟與新相生成步驟間存在表面擴散步驟。如果離子放電速度大於表面擴散速度，則將導致吸附原子的表面濃度公升高，結果電位負移而產生電結晶極化和電結晶過電位。
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