有机添加剂作用下锌镍合金电沉积机理
添加剂在锌电沉积中的行为研究进展
ｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ｉ ｃ ｅｅ ｔｏ ｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｕ ｄ ｂ ｕ ｄ ｄ ｕ ｇ ｓｉ ｓ ｆｒｔ ｅ ｚｎ ｌ ｃｒ ｗｉ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ｏ ｌ ｅ ｆ ｎ ｅ ． ｏ ｏ
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ａ ｄｉ ｖ ｙ ｒ ｓ： ｄ ｔ ｅ；ｚｎ ｌｃ ｒｗｉ ｎ ｎ ｉ ｉ ｃ ｅ ｅ ｔｏ ｎ ｉ ｇ；ｃ ｔ ｏ ｅ ｚｎ ａｈ ｄ ｉ ｃ；ｑ ａｉｙ ｕ ｔ ｌ
可 以控 制 镀 锌 层 表 面 形 貌 和 细 化 晶 粒 大 小 ］ 。近
年来 添 加剂在 锌 电沉积 过程 中 的作 用备受 关 注 Ｊ 。
添加 剂 的作用 原理 ， 据 电离 理 论 在 不可 逆 根 的电沉 积过程 中 ， 子放 电电位 方 程 ： 离
电沉积制备zn—ni合金及其耐蚀性的研究
电沉积制备zn—ni合金及其耐蚀
性的研究
电沉积制备Zn-Ni合金及其耐蚀性的研究是对金属材料表面抗腐蚀性能的研究，它依赖于电沉积制备的Zn-Ni 合金的特性。
电沉积是一种常用的表面覆盖工艺，用于在金属表面形成一层保护层，以提高金属表面的耐蚀性能。
Zn-Ni合金是一种有机镀膜材料，具有优良的抗腐蚀性能，可用于改善金属表面的耐蚀性能。
Zn-Ni合金电沉积制备过程主要包括：金属表面清洗前准备、电沉积涂层、涂层烘烤、表面检测和性能测试。
金属表面清洗前准备时，需要将金属表面处理干净，然后用溶液清洗，以去除金属表面的污垢和油污。
电沉积涂层是制备Zn-Ni合金的关键步骤，通常采用阴极溅射或激光电沉积技术，在金属表面形成一层Zn-Ni合金保护层。
涂层烘烤时，采用气体热处理方式，使涂层得到固化，提高涂层的耐蚀性能。
表面检测和性能测试是评估Zn-Ni合金抗腐蚀性能的重要环节，一般采用扫描电子显微镜和腐蚀试验等方法，测试涂层的厚度、表面形貌以及耐蚀性能。
总之，电沉积制备Zn-Ni合金及其耐蚀性的研究主要包括：金属表面清洗前准备、电沉积涂层、涂层烘烤、表
面检测和性能测试等步骤，旨在改善金属表面的耐蚀性能，以达到抗腐蚀的目的。
金属合金电沉积的基本原理
金属合金电沉积的基本原理
金属合金电沉积是一种利用电解质溶液中金属离子的电化学还原过程，将金属离子以电流的形式沉积到基体材料上形成合金薄膜的技术。
金属合金电沉积的基本原理包括以下几个方面：
1. 电解质溶液中含有两种或更多的金属离子。
这些金属离子可以来自于各种化合物的溶解，比如金属盐类。
例如，溶液中可以同时存在铜离子和镍离子。
2. 电解质溶液中的金属离子被电流作用下还原成相应金属的原子或离子，并在电棒（基体材料）上沉积形成金属薄膜。
还原反应的过程中，金属离子的电子数目减少，从而金属离子被还原为金属原子或离子。
3. 金属离子的还原程度与施加的电流密度和电解液中金属离子的浓度有关。
较高的电流密度和金属离子浓度可以加速金属离子的还原速度和沉积速率。
4. 金属离子沉积到基体材料上后，会与基体材料形成金属合金薄膜，其中金属离子和基体材料的金属原子相互扩散，形成一个均匀的金属合金层。
金属合金电沉积技术可以通过调节电流密度、电解液配方等参数来控制合金薄膜的成分、结构和性能，从而满足不同应用的需求。
该技术在材料科学、电子工程、
能源领域等方面有着广泛的应用。
碱性锌酸盐锌镍合金电镀工艺及机理研究
南昌航空大学硕士学位论文碱性锌酸盐锌镍合金电镀工艺及机理研究姓名：吴浩杰申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：杜楠20080501摘要锌镍合金是一种新型防护性镀层，具有极高的耐蚀性和优良的机械性能，极具有发展前景。
本文优选出碱性锌酸盐锌镍合金镀液的添加剂，并通过正交实验优化了锌镍合金电镀工艺参数与镀液配方，系统地研究了电沉积锌镍合金的工艺条件。
重点探讨了阴极电流密度、温度和镀液成分含量对锌镍合金镀层中镍含量的影响规律。
采用x射线衍射仪、扫描电镜和分光光度计等分析仪器和手段，对锌镍合金镀层的成分、微观形貌、相结构和腐蚀产物进行分析和研究。
采用动电位扫描法研究了锌镍合金共沉积电化学行为，并结合交流阻抗谱分析探讨了锌镍合金共沉积类型和机理。
采用了电化学极化曲线、盐水浸泡法和中性盐雾实验法对锌镍合金镀层的耐蚀性进行了研究。
结果表明：（1）在ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO4·6H2O 8g/L; 络合剂ZNA 40mL/L; 酒石酸钾钠 40g/L; 光亮剂6mL/L; T=25℃;D k=2.5A/dm2下，可获得镍含量为12~14wt.%的锌镍合金镀层。
（2）锌镍合金镀层中的镍含量与合金镀液组成及工艺条件有关，其中镀液中锌镍离子浓度比对镀层的镍含量影响最大。
（3）在合金电镀过程中，锌离子的存在和析出，会在阴极表面形成中间产物吸附膜，使镍的还原受阻，所以锌镍合金共沉积表现为异常共沉积。
（4）镍含量不同，相组成不同，耐蚀性也不同。
镍含量<10%的锌镍合金镀层是δ+η相；10-14%主要是δ+x相；14-18%是γ+δ相；>18%是γ+δ+α相。
耐蚀性总体表现为δ+x相优于δ+η相、γ+δ相优于γ+δ+α相。
（5）锌镍合金镀层在腐蚀过程中，由于NiO的存在，使Zn(OH)2转化为ZnO的过程受阻，提高了合金镀层的耐蚀性。
关键字：锌镍合金，电镀，合金共沉积，异常共沉积，耐蚀性ABSTRACTZinc-Nickel alloys are a kind of new and protective coatings and have been developed. The Zn-Ni alloys coatings have a promising future, because of their high corrosion resistance and good mechanical properties. In this paper, Zinc-Nickel alloys electroplating has been realized by adopting new additive, complexant and orthogonal experiments.The new process conditions and solutions of electroplating Zinc-Nickel alloys have been obtained and researched from all aspects. The effects of current dencity, temperature, composition of electroplating solution on the content of Nickel in the deposits were investigatied. The rules of Zinc-Nickel alloy coating component, microcosmic appearance and structure, corrosion products have been analyzed and researched by means of adopting XRD, SEM and spectral photometer. The electrochemical bebavior of the Zn-Ni electroplating has been studied respectively by linear sweep voltammetry and cyclic voltammetry, partial current method and alternating current impedance method. The properties of the Zinc-Nickel alloys corrosion resistance have been researched by the electrochemisty test, NaCl immersion test and the neutral salt spray test. The results show: (1) The Zn-Ni alloys coating which the content of nickel is in 12~14wt.% with highest corrosion resistance has been abtained by ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO4·6H2O 8g/L; Complexing ZNA 40mL/L; Sodium tartrate 40g/L; Brightener 6mL/L; T=25℃; D k=2.5A/dm2. (2) The composition and process could affect the content of nickel in Zn-Ni alloys coatings, the concentration alteration of Zn2+ and Ni2+ in the bath lead to induce alloy nickel content changes. (3) Zn-Ni alloys plating is anomalous codeposition. Zn2+leds to the formation of intermediate production film on the surface of the cathode during codeposition, which could embarrass Ni2+ deposition. (4) Zn-Ni alloys electrodeposits exhibit different alloy phases with different corrosion resistance as a functction of their alloy composition. The diffent phases appeared as the nickel content in the deposits changed, Ni content lower than 10 wt.%, mainlyδ+η; Ni 10-14 wt.%, δ+x; Ni 14-18wt.%, γ+δ; and Ni higher than 18wt.%, γ+δ+α. Corrosion resistance capability isδ+x>γ+δ\δ+η>γ+δ+α. (5) Zn-Ni alloy coatings are of much better corrosion resistance, because of NiO, The process of Zn (OH)2 converting to ZnO is hindered, so the corrosion resistance of the coatings is improved.Key Words:Zinc-Nickel alloys, electroplating, alloy electrodeposition, anomalous codeposition, corrosion resistance南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。
有机添加剂对电沉积Ni—Fe纳米合金的影响
（） ４ 没有溶胶凝胶法繁杂 的后续过程 ，以直接 获得 可
具有硬度大 、 耐腐蚀性能优 良的 Ｎ—ｅ ｉ 纳米合金。 Ｆ
大批量的纳米晶体材料；５ 投资低 ， （） 产率高 ；６ 技术 （） 难度较小 ， 岂灵活 ， Ｔ ＿ 易于控制 ， 很容易 由实验室 向工
ｎ ｍｉ ａｌ ｔｂ ｅ ｏ ｓｄ ｒ ｂ ｌ ａｄ ａ ｄ ｗ ｌ ｒ ｔ ｒ ｏ ，ａ ｄ Ｓ Ｍ ｒａｌ ｙ ｓ ｒａ ｅ ｆ ａｕ ｅ ｅ ｎ ｔ ｔ ｓｔ ａ ｈ ｌ ｙ ｐ ｎ ｌ ａ ｃ ｙ ｓａ ｌ ，ｃ ｎ ｉｅ ａ ｌ ｈ ｒ ｎ ｅｌ ｏ— ｏ ｆ ｎ Ｅ ｆ ｌｏ ｕ ｆｃ ｅ ｔ ｒ ｓ ｄ ｍｏ ｓ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｌ ｙ ｐ ｏ ｒ ｈ ｔ ｌ
关键词 ： 积 ； ｉ ｅ 电沉 Ｎ— 纳米合金 ； Ｆ 有机添加剂
中图分类号 ： Ｑ ５ Ｔ １３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２６ １ （０６ ０ － ０ －５ １７ －５ ０ ２ ０ ）４０ ９０ ０
Ｅｆｅ ｔ ｆ Ｏｒ ａ ｃ Ａｄｄ ｔｖ ｓ ｏ ｅ ｔ ｏ ｅ ｏ ｉｅ ＮｉＦｅ Ｎａ ｏ ｉｅ ｌ ｙ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｆ ｃ ｓ ｏ ｇ ｎｉ ｉｉ ｅ ｎ Ｅｌ ｃ ｒ ｄ ｐ ｓｔ ｄ － ｎ ｓｚ ｄ Ａｌｏ ｔ ｒａ ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｅｆ ｃｓ ｏ ｉ ｉｄ ｆｏ ｇ ｎｃ ａ ｄｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｆ ｔ ｆｓ ｋ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｉ ｄ ｉ ｖ ｓ ｅ ｘ ｉ ｓ ｃ ｈ ｒｎ ｏ ｍａ ｎ，ｓ ｄ ｕ ｌ ｕ ｙ ｕ ｆｔ ，ｓ ｄ ｕ ｃ ｔ ｔ ，ｃ — ａ ｃ ａ ｉ ，ｃ ｕ ｆ ｉ ｏ ｉ ｍ ａ ｒ ｌｓ ｌ ｅ ｏ ｉ ｍ ｉ ａ ｅ ｅ ａ ｒ
Zn-Ni合金电镀的研究进展
1996 年 Pushpvanam M 用柠檬酸槽液电沉积 Zn! Ni 合金， 并
［ 22 ］ 色钝化膜 。1995 年 Bishop C V 开发了 Zn ! Ni 合金镀层 ［ 23 ］ 黑色钝化处理溶液 ， 1998 年 DisoI 则开发出了 Zn ! Ni 合 ［ 24 ］ 。国内有关黑色钝化工 金镀层黑色铬酸盐钝化处理液
沉积的转变进行了研究， 给出了对 Zn ! Ni 合金电沉积机理
［ 收稿日期］ 2003 10 11 ［ 基金项目］ 航空科学基金资助 （ 00G53068 ）
!" #
Zn! Ni
合
金
电
镀
的
研
究
进
展
腐蚀大。碱性体系是近几年发展起来的， 其优点是： 镀液分 散能力好， 在较宽的电流密度范围内镀层合金成分比例较 均匀， 镀层厚度也较均匀， 对设备和工件的腐蚀较小， 工艺 操作容易， 工艺稳定， 成本较低， 镀层含镍多在7 ! ~ 9 !， 镀 层容 易 钝 化 处 理； 缺 点 是： 阴极电流效率较低 （ 60 ! ~ 80 !） ， 不适合电镀铸铁和硬质钢， 废水处理也较困难。
［2］ 用 。1988 年法国 Strube G 开发了以氯化铵为基的含镍
前
言
Zn! Ni 合金一般是 指 以 锌 为 基 含 有 少 量 镍（ 20 ! 以
10 ! ~ 15 !的电解液， 并沉积出有显微裂纹的细晶 Zn ! Ni
［3］ 合金镀层 。1988 年美国在酸性电镀液中获得 Zn ! Ni 合 ［4］ 金镀的钢带 。1989 年 DaniIov F I R 在氯化物电解液中获 ［5］ 得了 Zn! Ni 合金 ， 小林繁夫从醇类有机溶液中获得了 Zn! ［6］ Ni 合金并研究了其耐蚀性 。1991 年 HadIey J S 提出了 ［7］ Zn! Ni 合金可作为镀镉层的替代物 。1993 年法国 Lopez
有机物及油类对锌电解沉积的影响
有机物及油类对锌电解沉积的影响湿法炼锌的电解沉积遵循以下反应式：2ZnS04+2H20=2Zn+2H2S04+02十 (1)阴极反应：Zn2++2e=Zn (2)阳极反应：20H一一2e=H20+1／202千 (3)由于锌的还原电位比许多伴生金属的还原电位负得多，少量的杂质就会大幅度降低其电流效率，影响电解沉积过程的正常进行，故对溶液的净化处理和净化工艺的选择就尤为重要。
关于金属杂质及无机物对锌电解沉积过程的影响与危害，有多方面的研究、实验与报告。
由于综合回收(如co、In、Ge、Ag)力度加大和湿法炼锌工艺的进步，进入湿法炼锌系统溶液中的有机物及油类的种类与数量则越来越多，对它们的研究、报道稍显不足。
本文就生产实践中有机物及油类对锌电解沉积过程的影响与危害及去除进行摸索、分析并提出一些建议。
1锌电解沉积过程中进入溶液中的几类有机物及油类1．骨胶、皂根包括酸雾必克剂类。
在电解沉积过程加入。
皂根很少使用；酸雾必克剂主要以细密气泡覆盖电解槽液面，捕集酸滴，起减少酸雾作用，较少使用。
骨胶加入在于改善析出锌的结晶结构。
骨胶：茶褐色、半透明固体，在酸性溶液中带正电荷，胶质在直流电作用下移向阴极，并吸附在阴极锌突起尖端的高面电流点上，阻止晶核继续成长，迫使放电离子在周围形成新晶核，使阴极析出锌表面平、整、光滑、致密，能减轻杂质的有害影响，提高电流效率，但过量则会引起阴极锌发脆难剥，严重时阴极锌上有一层蚌壳状覆盖物，继之产生瘤状物，成为槽内短路的原因，须适时适量加入(骨胶≤l g／L，出槽8 h后加入)。
大部分胶质随电解沉积废(后)液在电解沉积的循环系统循环，少部分随废液到冲矿或浸出工序，经渣过滤及渣处理大部分损失。
值得一提的是骨胶与动物皮胶价格悬殊，有时相差一倍以上。
但皮胶溶解后会产生大量皮脂的油类，增大有机物脂肪酸含量，不利于锌电解沉积。
要注意防止骨胶掺假使杂，皮胶有皮臭味，易粘结、发软、脆性不好，不透明是检验判断的要点。
《镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层影响的研究》
《镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层影响的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，电沉积技术因其高效、环保、低成本等优点，被广泛应用于各种金属及合金的表面处理。
其中，Ni-W-P合金镀层因其良好的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，在众多领域中得到了广泛的应用。
本文旨在研究镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层的影响，以期为实际应用提供理论支持。
二、镀液成分的影响1. 主盐浓度主盐浓度是影响电沉积过程的重要因素。
当镀液中Ni2+、W6+和PO43-的浓度适当提高时，镀层的沉积速率会随之增加。
然而，过高的浓度可能导致镀层内部应力增大，从而影响镀层的性能。
因此，在保证镀层性能的前提下，应选择合适的主盐浓度。
2. 金属离子比例Ni、W和P元素的含量比例对镀层的性能有着显著影响。
当W和P的含量适中时，镀层表现出良好的硬度和耐磨性。
而过高的P含量可能导致镀层脆性增加，影响其应用。
因此，需要优化金属离子比例，以获得性能优良的Ni-W-P合金镀层。
三、添加剂的影响电沉积过程中，添加剂的作用不可忽视。
添加剂可以改善镀液的导电性、均匀性以及镀层的表面质量。
常见的添加剂包括表面活性剂、光泽剂、应力消除剂等。
这些添加剂能够在电沉积过程中吸附在镀层表面，改变镀层的生长方式，从而提高镀层的性能。
四、实验方法与结果分析本部分通过电化学方法，研究不同镀液成分和添加剂对Ni-W-P合金镀层的影响。
实验中，我们分别调整了镀液中主盐浓度、金属离子比例以及添加剂的种类和浓度，观察了不同条件下电沉积得到的Ni-W-P合金镀层的形貌、结构和性能。
实验结果表明，适当的提高镀液中主盐浓度和W、P含量，可以显著提高镀层的硬度和耐磨性。
同时，添加适量的添加剂可以进一步改善镀层的表面质量，提高其均匀性和光泽度。
然而，过高的P含量或添加剂浓度可能导致镀层内部应力增大，影响其应用。
五、结论通过对镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层影响的研究，我们发现，在保证镀层性能的前提下，应选择合适的主盐浓度和金属离子比例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验用 电解 液基 本 组成 为 30 g /L ZnSO4 7H 2O + 40 g /L N iSO 4 6H 2 O + 20 g /L N a2 SO4 + 10 g /L H 3BO3, 其 pH 控制为 4 5, 由质量分数 10% H2 SO 4 和 N aOH 溶液 调节; 苄 叉丙 酮 ( A 1, 电 镀 级, 武汉有机合成材料研究所 ); 香草醛 ( A 2, 化学 纯, 天津大茂化学试剂厂 ); OP 10( A3, 电镀级, 淄 博海杰化工有限公司 ) ; 其他试剂均为分析纯, 溶 液用二次蒸馏水配制。 1 2 实验方法
15 2
化学试剂
2011年 2月
化学试剂, 2011, 33( 2) , 152~ 156
有机添加剂作用下锌镍合金电沉积机理
李俊华* a, b, 邝代治 a, b, 冯泳兰 a, b, 屈景年 a, 曾荣英 a
(衡阳师范学院 a. 化学与材料科学系; b. 功能金属有机材料湖南省普通高等学校重点实 验室, 湖南 衡阳 421008)
速度较快、电流效率较高, 可获得光亮镀层, 故酸 性锌镍合金电沉积工艺有较大的开发价值 [ 12, 13] ; 但是其分散能力较差、光亮区范围较窄, 为了解决 这些问题, 电化学工作者在开发锌镍镀层过程中 使用了多种有机添加剂 [ 14, 15 ] , 但这些添加剂对锌 镍合金电沉积的作用机理少见报道。本文选用了
电沉积锌镍合金常用的两种主光亮剂苄叉丙酮、
香草醛以及一种载体光亮剂 OP 10, 首次应用循 环伏 安、交流阻 抗和电 势阶跃 等多种 电化 学方 法 [ 16] 考察了它们对锌镍合金电沉积的作用机理, 得到了一些有益于指导实践的结论。
1 实验部分 1 1 主要仪器与试剂
pH S 2S精密 pH 计 ( 上海雷磁仪器厂 ) ; HA 501型 恒 电 位 仪 ( 日 本 北 斗 电 工 株 式 会 社 ); CH I650A 型电化学工作站 (上海辰华仪器公司 )。
15 4
化学试剂
2011年 2月
出峰基本消失, 说明有机添加剂不仅能阻化锌镍 电沉积, 还能有效阻化氢气的析出, 这都有利于得 到细腻和光亮的镀层。在此条件下只有一个阳极 峰出现, 说明此时锌镍形成一个金属相, 提高了其 耐蚀性; 阴阳峰电位之差达 0 55 V, 说明在添加 剂作用 下锌 镍沉 积和溶 出过 程亦 明显不 可 逆 [ 18, 19 ] 。同时曲线 2 在 - 0 90~ - 1 15 V 之间 出现一较明显的感抗性电流环, 即阳极扫描方向 上的电流密度高于阴极扫描方向上的电流密度, 这说明在有机添加剂作用下锌镍合金在电沉积过 程中发生了晶核形成过程。
图 2是锌镍合金在不同有机添加剂作用下共 沉积的阴极极化曲线。从图中还可以看出加入不 同有机添加剂后锌镍合金沉积电位均发生负移, 这些添加剂都能阻化锌镍合金的电沉积。当电流 密度 < 1 0 A /dm2 时, 曲线坡度增加较为平缓; 之 后曲线斜率变大, 即阴极超电势增大趋势明显增 强, 故此时晶核形成的速度急剧增加; 这说明在不 同的电流密度下锌镍合金共沉积受到了电化学极 化和浓差极化的混合控制。取电流密度为 2 5
收稿日期: 2010 01 12 基金项 目: 衡 阳 市 工 业 科 技 支 持 计 划 项 目 ( 2009KG 23、 2009KG 50) ; 衡阳师范学院科学基金资助项目 ( 09A 32 ) 。 作者简介: 李俊华 ( 1980 ) , 男, 湖北荆州 人, 硕士, 讲师, 主 要从事材 料 能源 电 化 学 和 电分 析 化 学 研究, E m ai:l jun hua325@ yahoo. com. cn。
1 基液; 2 基液 + 0 2 g/ L A 1 + 6 mL /L A 3 图 3 锌镍电沉积循环伏安图
Fig. 3 Cy clic vo ltammogram s for z inc n ickel e lec trodeposition
2 3 交流阻抗 交流阻抗测量在 - 1 0 V 电位下进行, 测量
1 镍电沉积; 2 锌电沉积; 3 锌镍合金共沉积 图 1 酸性体系中锌镍单沉积及其 共沉积阴极极化曲线
F ig. 1 T he cathode po la risation curves for zinc, n icke l and their a lloy electrodepo sition in acid system
频率为 0 1~ 105 H z, 正弦 波电位幅 值为 5 mV。 图 4表示的是工作电极在基础镀液 ( 曲线 1) 和基 液含 0 2 g /L 苄叉丙酮和 6 mL /L OP 10溶液中 ( 曲线 2)的交流阻抗图谱。从图中可以看出, 高、 低频两端分别出现一容抗弧, 说明锌镍在共沉积 过程经历两个电子转移步骤; 中频端出现感抗环, 说明在电沉积过程中有中间产物的吸附或者发生 晶核的形成过程, 同时加入不同添加剂时交流阻 抗图谱相似。比较图 4中曲线 1和曲线 2可知, 加入有机添加剂后, 锌镍电沉积的高频端容抗弧 明显增大, 这是由于该容抗主要是由双电层电容 和电化学反应阻抗引起的, 由上述极化曲线和循 环伏安图可知, 添加剂使得电沉积电阻增加, 即电 子转移阻抗增加, 所以在有机添加剂作用下高频 端容抗弧会增大。而中频段感抗弧亦增大, 这可 能是由于苄叉丙酮在 OP 10增溶作用下溶解性增 强, 在电极表面发生集聚时被有效吸附, 致使感抗 环增大, 同时感抗环存在也进一步说明了锌镍电 沉积时有晶核形成过程。低频端容抗弧也增大, 这可能是由于有机添加剂的存在下使得锌镍电子 转移电阻进一步增加所致; 同时低频端还出现了
具有较好耐蚀性和优良力学性能的镉镀层在 航海船舶、航空电子等行业应用广泛 [ 1, 2 ] , 但镉镀 层毒性大, 对环境和人体产生较大危害, 作为代替 镉层的锌层和锌的合金层逐渐成为金属表面处理 的研究热点 [ 3] 。随着现代工业的快速发展, 单镀 锌层亦已不能满足越来越高的腐蚀防护要求 [ 4] , 而含镍量 13% 的锌镍合金是单相, 具有较好的热 力学稳定性, 其耐蚀性能比同厚度的单锌层高出 5倍以上; 该合金经纯化处理后其耐蚀性还能进 一步提高 [ 5, 6] 。锌 镍合金 不仅 具有 优异 的耐 蚀
由上式可知极化愈大, 晶核形成几率愈大, 相 应会带来机械性能和光亮度的变化。图 1是在酸 性体系 中锌 和 镍分 别单 独 电沉 积 时扫 速 为 10 mV / s的阴极极化曲线和共沉积极化曲线。从图 中可以看到, 锌镍共沉积曲线位于两者单沉积曲 线之间, 这说明在所考察的电流范围内锌镍合金 属于 ! 异常共沉积 ∀[ 17] 。比较图 1中曲线 1和 2, 发现镍在 - 0 80 V开始缓慢析出, 电流密度变化 幅度较缓; 锌在 - 1 05 V 时才析出, 但电流密度 急剧上升; 镍的理论还原电势为 - 0 23 V, 锌的理 论还原电势为 - 0 76 V; 两者在酸性体系中电沉 积的超电势分别为 0 57和 0 29 V; 镍电 沉积的 超电势远大于锌电沉积的超电势; 这说明镍电沉 积主要受电化学极化控制, 锌电沉积主要受到浓 差极化控制。图 1中曲 线 3 比较接近曲线 2, 说 明锌镍合金在没有添加剂作用下主要受到浓差极 化控制。
1 基液; 2 基液 + 0 4 g /L A 2; 3 基液 + 0 2 g /L A 1; 4 基液 + 0 4 g /L A 2+ 6 mL / L A 3;
5 基液 + 0 2 g/ L A 1 + 0 4 g /L A 2+ 6 mL / L A 3; 6 基液 + 0 g /L A 1 + 6 mL /L A 3
摘要: 运用循环伏安、交流阻抗和电势阶 跃等电化学方法研 究了酸 性电解液 中苄叉 丙酮、香草醛 和 O P 10 3种有 机添加 剂对锌镍合金电沉积 的作用机理。结果表明, 加入有机添加剂后均能使锌 镍合金电沉 积电位负 移, 当苄 叉丙酮和 OP 10 联合作用时, 锌镍电沉积阴极超电势最大, 并能有效阻化氢气析出, 更有 利于得到光 亮锌镍合 金镀层。同 时伏安 图上出 现一感抗性电流环, 说明锌镍电沉积过程中发生晶核形成过程; 其氧化还原峰 电位之差 达 0 55 V, 说明其电 极过程明显 不可逆。加入有机添加剂后锌 镍合金电沉积受电化学极化和浓差极化混合 控制; 且 锌镍电沉 积 I2 /I2m ~ t/ tm 实验曲线靠 近瞬时成核理论曲线 , 说明在有机添加剂作用下锌镍合金的电沉积遵循瞬 时成核三维生长的电结晶机理。 关键词: 有机添加剂; 锌镍合金 ; 电沉积; 作用机理 中图分类号: O 657 1 文献标识码: A 文章编 号: 0258 3283( 2011) 02 0152 05
A / dm2 进行研究, 与曲线 1( 没加添加剂 )相比, 加 入不同添加剂后锌镍共沉积阴极超电势分别增大 约 250、350、370、500和 550 mV; 说明这些添加剂 的加入都 利于提高锌镍合 金的电结晶几 率。其 中, 曲线 3位于曲线 2之后, 说明苄叉丙酮 ( A1) 对锌镍共沉积的阻化作用大于香草醛 ( A2) ; 曲线 4、5、6 位于曲线 2、3之后, 说明 OP 10( A3) 有一 定的分散和增溶作用, 使得两种主光亮剂的阻化 作用增强。曲线 6是苄叉丙酮和 OP 10共同作用 下的极化曲线, 其阴极过电位增加最大, 说明这两 种添加剂联合作用对锌镍共沉积阻化效果最好, 更有利于获得光亮细腻的锌镍合金镀层。