成核方式可分为初级成核和二次成核两类。
(1)初级成核。在没有晶体存在的条件下自发产生晶核的过
程。初级成核分为非均相和均相初级成核两种。
① 均相初级成核:洁净的过饱和溶液进入介稳区时,还不能
自发地产生晶核,只有进入不稳区后,溶液才能自发地产生晶核。
这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程,称为均相初级成
核。初级成核速率较大,对过饱和度变化非常敏感,很难将其控制
在一定水平。除了超细粒子制造外,一般结晶过程都要尽量避免初
级成核的发生。
② 非均相初级成核:在工业结晶器中发生均相初级成核的机
会比较少,实际上溶液中有外来固体物质颗粒,如大气中的灰尘或
其他人为引入的固体粒子。在非均相过饱和溶液中自发产生晶核的
过程,称为非均相初级成核。这些外来杂质粒子对初级成核过程有
诱导作用。非均相初级成核可在比均相初级成核更低的过饱和度下
发生。
(2)二次成核。在已有的晶体条件下产生晶核的过程。二次成
核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。
① 剪应力成核:当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中
的晶体表面时,在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之
上的粒子扫落,而形成新的晶核。
② 接触成核:当晶体与其他固体物接触时,所产生的晶体表
面的碎粒,在过饱和溶液中,晶体只要与固体物进行能量很低的接
触,就会产生大量的微粒。
在工业结晶器中,晶体与搅拌桨、器壁间的碰撞,以及晶体与
晶体间的碰撞都有可能发生接触成核。接触成核的概率常常大于剪
应力成核。