1 电镀晶面的指标
由于电镀添加剂的作用将影响到电镀结晶的结果，而很多研究电沉积过程的报告在描述金属结晶的结构时，用到了晶体的晶面指标。这种晶面指标也叫密勒(Miller)指标(hkl)。
选择一组把点阵划分为最好的格子的平移向量$ \bar{a} 、 \bar{b} 、 \bar{c} $的方向a、b、c为坐标轴。如果有一平面点阵或晶面与a、b、c轴相交于$ M_{1}、M_{2}、M_{3} $三点，则截距长分别等于：
$$ OM_{1} = h \bar{a} = 3 \bar{a} $$
$$ OM_{2} = h \bar{b} = 2 \bar{b} $$
$$ OM_{3} = h \bar{c} = \bar{b} $$
因为点阵面必须通点阵点，所以截长一定是单位向量的整数倍数，即h'、k'、l'必定是整数。这h'、k'、l'三个整数可以作为表示晶面的指标(如附图所示)。但是如果平面与$ \bar{a} $轴平行，则h'会无穷大。为了避免这个无穷大，密勒采取用h'、k'、l'的倒数的互质比来表示晶面：
$$ \frac{1}{h} : \frac{1}{k} : \frac{1}{l} = h : k : l $$
这个hkl就叫密勒指标或晶面指标。根据边长和交角的不同，空间点阵一共有7种，即：立方晶系、六方晶系，四方晶系、三方晶系、正交晶系，单斜晶体和三斜晶体。
这些空间点阵又因构成形式不同而分为简单P、面心F、体心I、底心A、B等14种形式。点阵一般为整数(包括零)，可采取100、110、111、200、210、211、221、222、300等数值，通常以方括号将晶面指标括起来，以便于识别。比如在低电流密度下的镀镍层具有[100]或[111]的结构。
2 电结晶的过程
电结晶的过程也叫做电沉积过程。这是以电能量从含有所需金属离子的溶液中获得金属结晶的过程。这个过程的要点是金属离子的还原，如果没有金属离子还原为金属原子，就不可能有金属结晶的出现。很清楚，金属离子(化合物)的结晶体是与同种金属的性质完全不同的物质。因此，金属结晶过程是金属离子已经还原为原子后的过程，是原子晶核的成长。如果要用电结晶的过程来定义电沉积的过程，正确地说，应该是“电化学还原结晶过程”，简称为电结晶过程。
一般盐类的结晶过程是一个物理过程。只要提高溶液的浓度，使其达到过饱和状态，就可以实现结晶。但是，对于含有金属盐的溶液，无论你将浓度增加到多少，都不可能得到金属的结晶。只有在外电场的作用下，达到金属离子的还原电位，使金属离子还原为原子以后，才可以实现金属的结晶过程。电结晶中的过电位与溶液的过饱和度所起的作用是相当的。并且过电位的绝对值越大，金属结晶越容易形成，并且形成的结晶的晶核尺寸越小。
电结晶的另一个重要特征是金属结晶必须在电极上进行，也就是说必须要有一个载体或平台，使金属结晶可以在上面成核和成长。由于电极(金属)本身也是金属晶体，而金属晶体的表面一定会存在结晶缺陷的，这些部位会有金属晶核的露出，因此，还原的金属原子也可以从这些晶核上成长起来。也就是说，对于电结晶而言，不形成新的晶核，也可以进行电结晶。而一般的盐的结晶，形成晶核是必要条件。
3 电结晶所经历的步骤
金属离子的电结晶过程主要经历以下几个步骤。
3.1 金属离子的“瘦身”
在电解质溶液中的金属离子通常不是简盐的离子，而是络合物离子。即使是简单盐溶液中，金属离子外围也有极化水分子膜的包围。在电场的作用之下，进入阴极区紧密层以前的金属离子，必须去掉这些配体离子和水分子膜，使自己“瘦身”后，才能在电极表面上获得电子而还原。如果没有这个步骤，金属离子缺电子的空轨道被配体或极性水分子膜屏蔽，无法接受电子能量使自己还原。
3.2 还原为吸附原子
成为完全裸露的金属离子在电极表面获得电子成为可以在电极表面自由移动的原子。靠吸附作用在表面移动，寻找最低能量的位置，也可以说是向低位能处流动。这个过程也可以叫做表面扩散步骤。
3.2 进入晶格
电极表面的低位能位置实际上是晶体表面的台阶或“拐点”。这些位置的能量比较低，原子进入到这样的位置才能够稳定下来，成为结晶体的成员。这种合接纳新来的原子进入晶格的地方，也叫做“生长点”。
4 电镀孪晶的危害
孪晶是以晶体中一定的晶面(称为孪晶面)沿着一定的晶向(孪生方向)移动而发生的异常结晶，孪晶不仅破坏了晶格的有序成长，同时也是变形的主要机制之一。施加应力时，一部分晶体将沿孪晶面相对于另一部分晶体切变。通常情况下，孪晶的动力学特点为难萌生、易扩展。孪晶萌生一般需要较大的应力，但随后长大所需的应力较小，其拉伸曲线呈锯齿状。电镀层在电镀时如果形成了高密度的孪晶，在受到应力时变形非常容易，故弹性模量下降，孪晶作为晶内缺陷，表明晶体局部存在高应力区，所以纳米压痕显示硬度较高。纳米压痕的结果很好地反映了缺陷柱状晶的组织结构特点。
除孪晶之外，通常电镀缺陷还包括空穴、错位。这种类型的缺陷为原子级，但是在老化过程中会发生聚集，而晶界理所当然地成为聚集的理想场所；晶界缺陷也极大地阻碍了再结晶过程的发生。缺陷镀层经老化后的晶界空洞表明电镀结晶过程产生了大量的空穴、错位缺陷。所以，电镀过程导致的高密孪晶与空穴、错位缺陷使得镀层在温度冲击等过程中发生了早期失效。
电化学理论表明，过电位是影响电极反应动力的电主要因素，高的过电位将使得电极反应速率增加，。以酸性镀铜为例，柱状结晶源于铜沉积反应的过电位异常高。电镀初期形成的晶核理论上是等轴状的，为后续的沉积提供晶种；如果过电位过高，沿晶种的生长速率将非常快，此时晶粒的生长方向应沿介质的溶液梯度方向，即垂直于基体。可以认为，增加电流密度，降低槽液温度、阳离子浓度、搅拌速率和PH值等诸多制约因素，均会显著增加过电位，而这些因素当中，电流密度、添加剂等表面活性物质的影响可能最为明显。由于电流密度取决于电源设备，发生变异的可能性很小，因此添加剂成为影响电镀层结晶异常的重要因素。
