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特点。
    除孪晶之外，通常电镀缺陷还包括空穴、位错。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、位错缺陷。所以，电镀过程导致的高密孪晶与空穴、位错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最主要因素，高的过电位将使电极反应速率增加。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，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浓度梯度方向，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，发生变异的可能性小，因此添加剂成为影响电镀层结晶异常的重要因素。

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