碱性介质中金电极表面锌离子的欠电位沉积
锌和铁的腐蚀
锌和铁的腐蚀腐蚀是指金属表面受化学环境侵蚀而产生损坏的过程。
锌和铁是常见的金属材料，它们在不同的环境中会遭受不同程度的腐蚀。
本文将探讨锌和铁的腐蚀过程、腐蚀原因以及腐蚀保护方法。
一、锌的腐蚀锌是一种活泼的金属，它与空气中的氧气和水汽发生化学反应，产生锌氧化物。
这种氧化物可以形成一层紧密的锌氧化物膜来保护锌金属表面，从而减缓腐蚀的速度。
然而，在潮湿、酸性或碱性环境中，锌金属的腐蚀会加剧。
锌金属的腐蚀主要有以下几种形式：1. 统一腐蚀：锌表面均匀腐蚀，金属材料逐渐减薄；2. 局部腐蚀：锌表面的某个区域出现腐蚀，形成坑穴或凹陷，称为锌的点腐蚀，常发生在锌表面的缺陷或不均匀区域。
锌的腐蚀原因主要有以下几点：1. 酸性环境：酸性介质中，氢离子与金属表面产生反应，从而破坏金属晶体结构，导致锌的腐蚀加剧；2. 潮湿环境：湿度高的环境中，水分可以使金属表面形成电解质层，促进锌金属离子的产生；3. 高温环境：高温环境下，金属的腐蚀速率会加快，使锌金属更易于腐蚀；4. 化学物质侵蚀：有些化学物质，如氯离子、硫离子等，也会加速锌金属的腐蚀。
为了保护锌金属免受腐蚀的侵害，我们可以采取以下方法：1. 使用防腐涂料：在锌金属表面涂覆一层防腐涂料可以形成一道屏障，阻隔锌金属与外界环境的接触，从而延缓腐蚀的发生；2. 电镀防护：通过电镀方法在锌金属表面镀上一层具有抗腐蚀性的金属，如镍、铬等，形成保护层，提高锌金属的耐腐蚀能力；3.合金改性：将锌金属与其他合金元素进行合金化处理，可以提高锌金属的耐腐蚀性能；4. 控制环境：减少金属与有害化学物质接触的机会，如减少金属与酸性介质或潮湿环境的接触，可以有效减缓腐蚀过程。
二、铁的腐蚀铁是一种易于腐蚀的金属，在大气和水中容易形成铁氧化物，导致铁的腐蚀。
铁的腐蚀过程主要包括以下几个阶段：开始腐蚀、露天腐蚀、潮湿环境腐蚀、水蚀和长期腐蚀。
铁的腐蚀原因主要有以下几点：1. 腐蚀介质：含有氧气、水分、二氧化碳等的大气和水是铁腐蚀的主要介质；2. 环境因素：高温、湿度大、酸性和碱性环境等环境因素都会促进铁的腐蚀；3. 金属间腐蚀：当铁与其他金属接触时，在电化学和电子相互作用下，容易产生电池腐蚀。
溶液中锌与铁沉积电位的比较
溶液中锌与铁沉积电位的比较1 KCl镀锌溶液中锌与铁沉积电位的比较在KCl镀锌溶液中，ZnCl2浓度约0.5mol/L，铁的含量太高（例如超过100mg/L），在高电流密度区和低电流密度区等敏感部位镀层光亮度受到不良影响，色泽发暗[1]；Fe2+质量浓度达0.2g/L时，就会严重影响高、中电流区镀层质量[2]，试片高端20mm出现烧焦和粗糙区，达0.3g/L时，试片几乎一半烧焦，同时低电流密度区镀层发灰。
锌与铁的沉积电位究竟是多少呢？下面做一分别计算：在ZnCl2浓度约0.5mol/L时，ZnCl2的活度系数[3]为0.394，Zn2+的有效浓度为[Zn2+]=0.394×0.5mol/L=0.197mol/L，锌离子的平衡电位EZn2+/Zn=E0Zn2+/Zn + 0.059/2㏒[Zn2+]= -0.7618 + 0.059/2㏒0.197= -0.7818V对于高浓度电解质溶液，目前尚无较准确的离子活度系数定量计算公式[4]。
因此当铁的质量浓度在0.167g/L时，Fe2+有效浓度仍然约按0.003mol/L 计算。
Fe2+浓度约为0.003mol/L时，铁的平衡电位EFe2+/Fe=E0Fe2+/Fe+0.059/2㏒[Fe2+]= -0.447 + 0.059/2㏒0.003= -0.521V铁的析出电位为铁的平衡电位+铁的过电位，即-0.521V+铁的过电位；锌的析出电位为锌的平衡电位+锌的过电位，即-0.7818V+锌的过电位。
铁的过电位比较大，可达几百毫伏，而锌的过电位只有几十毫伏，因此，铁的析出电位比锌的析出电位可能要负一些，锌有先析出的可能。
当阴极电位较负（即电流密度比较大）时，也可以达到铁的析出电位，使铁析出。
阴极电流密度对镀层含铁量有明显影响，镀层含铁量随电流密度对提高而增加[5]。
实际上铁杂质的危害就表现在高、中电流密度区。
锌铁合金的电沉积为异常共沉积[5]，那只是简单比较了锌和铁的标准电极电位，没有比较实际析出电位的缘故。
欠电位沉积的原理
欠电位沉积的原理欠电位沉积是一种电化学方法，通过在金属表面形成一个负电位，从而使金属离子以还原的形式沉积在表面上的技术。
欠电位沉积能够实现高效、均匀、致密的金属沉积，具有广泛的应用前景。
欠电位沉积的原理基于电化学反应。
当电极处于欠电位时，电极表面的金属离子会以还原的形式沉积在电极上。
这是因为在欠电位下，电极表面的反应速率大于金属离子在溶液中的扩散速率，从而使金属离子优先在电极表面还原。
欠电位沉积的过程可以分为两个阶段：吸附和沉积。
在吸附阶段，金属离子在电极表面吸附形成一个原子层。
吸附过程是一个物理吸附过程，其速率受到金属离子浓度、电解液中的溶质浓度以及电极表面的结构等因素的影响。
在沉积阶段，吸附在电极表面的金属离子逐渐还原为金属原子，并与电极表面上的金属原子结合形成金属层。
沉积过程是一个电化学反应过程，其速率受到电极电势、电解液中的金属离子浓度以及电极表面的结构等因素的影响。
欠电位沉积的优点在于能够实现高效、均匀、致密的金属沉积。
首先，欠电位沉积能够提供足够的电位差，使金属离子在电极表面快速吸附和沉积，从而实现高效的沉积速率。
其次，欠电位沉积能够提供均匀的电位分布，使金属离子在电极表面均匀分布，避免了沉积过程中的局部电位差引起的不均匀沉积。
最后，欠电位沉积能够实现致密的金属沉积，因为在欠电位下，金属离子以还原的形式沉积在电极表面，形成致密的金属层。
欠电位沉积可应用于多个领域。
在电化学制备材料方面，欠电位沉积可以用于制备高纯度金属薄膜、合金薄膜和复合薄膜等。
在电化学加工方面，欠电位沉积可以用于制备微纳米结构、模板电极和电沉积加工等。
在电化学传感器方面，欠电位沉积可以用于制备高灵敏度、高选择性的传感器。
欠电位沉积是一种高效、均匀、致密的金属沉积技术。
它的原理基于电化学反应，通过在金属表面形成一个负电位，使金属离子以还原的形式沉积在表面上。
欠电位沉积具有广泛的应用前景，在电化学制备材料、电化学加工和电化学传感器等领域都有重要的应用。
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。
基体对流动锌酸钾碱液中锌电沉积的影响
添加甘露醇和山梨醇 ， 研究 了锌在不锈钢基体上的电沉积．本课题组¨ 提出 ｚ ．ｉ ｎＮ 单液流 电池新体 系， 该体系中， 由于离子传质速度加快 ， 极大地 降低了这种流动 电解液中锌沉积 的浓差极化 ， 避免了
程 杰， 文越 华 ， 北京 １０ ９ ０ １ １）
摘要 在 流动的高浓度锌酸钾碱液 中研究 了镍 箔和镀镍 冲孔钢 带基体 电极 对锌沉 积／ 溶解 电化学行 为 的影
响．结果表明 ， 在流动 电解液 中电极表面浓度梯度变化不大 ， 同基体上均未 出现锌沉积 的阴极 峰 ； 不 扫描 速 度超 过 １ ／ ， ０ｍＶ ｓ 循环伏安 曲线基本不随扫速变化 ， 明锌 的沉积／ 说 溶解 峰 电流不 仅与扫 描速度有关 ， 取 还
决于锌沉积的时间．采用镀镍冲孔钢带基体兼有析氢 过 电位 大和稳定性 好 的特点 ， 由于其特殊 的 冲孔 结 又
构， 改变 了传质方式 ， 锌沉积 的极化 降低 ，孔的周围形成 紧密堆积 的沉 积锌 ， 锌沉 积的 电流和 电量 大 ， 积 沉 效率高 ， ４次充放电循环后 ， 经 库仑效率 即达 ９ ％ 以上 ， ５ 是性能较佳 的基体电极． 关键词 流动电解液 ； 电沉积 ； 锌 基体 ； 电化学行为
锌枝 晶和 电极变 形 ．通过 这种 电极反 应形 式 的改变 ， 电极 的使 用 寿命 得 到 显 著提 高 ．但 由于析 氢 副 锌
反应及极化等因素的影响 ， 易形成海绵状沉积锌 ， 导致沉积锌与集流体的结合力较差 ， 从而使电池性 能下降．基体是锌镍单电池负极沉积锌的载体 ， 直接影响其沉积形貌 、电极反应动力学和结合力 ． 因此需充分考虑基体上锌沉积特性和基体在溶液中的稳定性． ｈｎ 等 研究 了 ｃ Ｚ ａｇ 钊 ｕ上镀 ｃ ｄ或 Ｐ ｂ的 基体 ， 明锌在镉基体上沉积的电化学行为简单 ， 表 具有较高的沉积效率． ｃ 和 Ｐ 镀层在锌 电极多 但 ｄ ｂ 次充放电后易脱落． 在此基础上 ， 本文采用循环伏安以及单电极充放 电等电化学方法 ， 并结合扫描 电 镜测试技术 ， 研究了镍箔和镀镍冲孔钢带基体对流动的锌酸钾碱液 中锌沉积／ 溶解电化学行为的影响．
碱性溶液中金属腐蚀机理分析
碱性溶液中金属腐蚀机理分析碱性溶液中金属腐蚀机理分析腐蚀是金属与环境中一种不可避免的相互作用，导致金属表面的损坏和材料性能的下降。
金属腐蚀机理是一个复杂的过程，受多种因素的影响，包括溶液的酸碱度、温度、流动性等。
本文将重点详细分析碱性溶液中金属腐蚀机理。
碱性溶液（如NaOH、KOH等）中的金属腐蚀是由于溶液中存在的氢氧根离子（OH-），它们具有强氧化性，能与金属表面上的金属离子发生还原反应，从而引起金属腐蚀。
碱性溶液中金属腐蚀的主要过程包括溶液的电解、金属的溶解和产物的析出。
首先，溶液的电解是金属腐蚀过程中的关键步骤。
在碱性溶液中，水分子可以发生电离，产生氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-），形成电解质。
当金属与碱性溶液接触时，金属表面会被溶液中的氢离子和氢氧根离子吸附并电离成金属离子，并释放出电子。
这个过程可以形象地描述为：M(s) → M(n+) + ne-M表示金属，n+表示金属离子的电荷，e-表示释放出的电子。
这些金属离子在溶液中扩散，导致金属表面的损失。
其次，金属的溶解是金属腐蚀的主要过程。
金属离子释放出来后，在溶液中发生化学反应，形成溶解产物。
以铁（Fe）为例，它在碱性溶液中的溶解可以由下述反应描述：Fe(n+) + 2OH- → Fe(OH)2(s)上述反应中，金属离子与氢氧根离子结合生成的铁(II)氢氧化物是一种颗粒状的固体，常以混浊物的形式存在。
这是一种典型的金属腐蚀产物，会随着腐蚀过程的进行而在金属表面积聚，进一步增加腐蚀速度。
最后，产物的析出是金属腐蚀过程中的重要环节。
产物的析出可以进一步减慢腐蚀速度，因为析出物会阻碍金属离子与溶液中氢离子和氢氧根离子的接触，降低溶解速度。
当金属离子与溶液中的其他物质反应生成稳定的氢氧化物或其他化合物时，会形成一层保护膜，从而减缓腐蚀过程。
综上所述，碱性溶液中金属腐蚀的机理主要涉及溶液的电解、金属的溶解和产物的析出。
这些过程相互作用，共同导致金属表面的损坏和腐蚀速度的增加。
铅,铊于异体金属电极上的欠电位沉积分析应用研究
铅,铊于异体金属电极上的欠电位沉积分析应用研究随着现代科技的快速发展，传统的欠电位沉积技术也在经历着迅速的改变。
电沉积的多样性及其无与伦比的可重复性使它成为金属表面处理和修饰的理想技术。
目前，金属电极技术已广泛应用于电子、能源、电力、航空航天等工业行业，其中，欠电位沉积技术在金属表面处理中起着重要作用。
欠电位沉积法可以控制沉积膜厚度和形貌，同时，铅和铊可以应用于异体金属电极，以改善抗腐蚀性。
因此，本研究旨在探讨铅和铊在异体金属电极上的欠电位沉积应用。
本研究的实验以铅和铊为研究对象，采用欠电位沉积技术在异体金属电极上沉积。
研究过程包括电极的制备，活性阳极及电解质的配制，以及电沉积和性能分析。
首先，采用雾化悬浮制备不锈钢电极，经过超声清洗干净，然后可以开始欠电位沉积实验，接着在欠电位沉积实验中，我们使用0.1mol/L的铅和铊溶液作为添加剂，控制沉积条件和沉积时间，进行欠电位沉积实验。
实验结果表明，随着沉积时间的增加，沉积膜的厚度逐渐增加，表面的粗糙度也有所提高。
此外，X射线衍射法测定结果表明，沉积膜中的铅和铊均具有良好的结晶表现。
最后，通过腐蚀电位测定，发现沉积膜与电极表面的抗腐蚀性有所改善，表明铅和铊在异体金属电极上的欠电位沉积是可行的。
综上所述，铅和铊的欠电位沉积技术在异体金属电极上可以提高抗腐蚀性，改善结构性能，提升表面处理质量，也为金属抛光表面提供了可靠的方法。
由于欠电位沉积技术的特殊优势，它被广泛地应用于各种金属表面处理和修饰，其中铅和铊在异体金属电极上的欠电位沉积特别具有发展潜力。
因此，未来仍需进一步研究铅和铊在异体金属电极上的欠电位沉积应用，以提高金属表面处理水平，提供更多有利条件，拓宽金属表面处理技术的应用空间。
总之，铅和铊在异体金属电极上的欠电位沉积具有重要的应用价值，可以改善金属表面的性能，提高表面处理质量。
未来，还有很大的可能性研究其机理，改善技术参数，为金属表面处理技术的发展提供理论及技术支持。
sn在铜上欠电位沉积
sn在铜上欠电位沉积在金属化学中，电化学沉积是一个重要的过程，它能够实现金属离子的还原与沉积，制备出具有优异性能的金属材料。
而其中，既有常规的电化学沉积方法，也有一些特殊的方法，例如：SN在铜上欠电位沉积。
首先，欠电位沉积指的是一种特殊的电化学沉积方法。
该方法通过在电极表面施加一个欠电位，使得电极表面产生一定的阴极极化。
通过这种方式，能够实现一些难以沉积的金属或合金的沉积，如：银、钯等。
而SN在铜上欠电位沉积，则是指在铜电极表面施加一定的欠电位，使得SN离子漂浮到铜表面，并发生还原反应。
其次，SN在铜上欠电位沉积的过程分为四个主要步骤：一是在铜表面形成一个吸附层，二是在吸附层与电极之间形成一个稳定的反应界面，三是在反应界面上有选择性地吸附SN离子，四是SN离子被还原为固体状的SN，并沉积在铜电极表面。
第一个步骤中，铜电极表面会吸附一层氧化物或氢氧化物，表面形成了一个被称作氧化铜或氢氧化铜的吸附层。
第二个步骤中，SN与铜表面形成了一个稳定的反应界面，也就是发生了SN离子溶解-复合-还原的过程。
第三个步骤中，电极表面的催化活性使得SN离子有选择性地吸附，并进一步成核、生长，并沉积到电极表面。
最后一个步骤中，SN离子在电极表面逐渐失去电离，并被还原成为固体状的SN，反应随即停止。
总的来说，SN在铜上欠电位沉积是一种非常独特的电化学沉积方法，它可以制造出特殊结构的合金材料，这些材料在光电、催化、光催化等领域都具有广泛的应用。
此外，SN在铜上欠电位沉积的过程也为人们深入理解电化学沉积机理、提高沉积效率、稳定性等方面带来了很多启示。
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碱性介质中金电极表面锌离子的欠电位沉积
2016-10-11 12:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
碱性介质中金电极表面锌离子的欠电位沉积
欠电位沉积，是指一种金属在较热力学平衡电位更正处沉积在另一基体上的现象。
一般认为，这是由于沉积原子之间的相互作用弱于基底与沉积原子之间的相互作用，从而形成分布均匀的亚单层或完整的单层，这种吸附原子层可以改变电极表面的结构和组成，使电极活性增强。
欠电位沉积在电合成、电催化、金属防腐和燃料电池催化方面显示出重要的应用价值，近几十年来已成为研究的热点。
例如：贾冰玉等通过研究Sn2+在金电极上的欠电位沉积，精确测定出1.0×10-9mol/L超低Sn2+浓度；欠电位沉积Ru修饰的Pt电极能大大促进甲醇的氧化；Pb和Tc的单原子层可使金镀层更加均匀光亮。
重庆大学化学化工学院郭雷等人采用循环伏安法和计时电流法，研究了强碱溶液中锌在金电极上的欠电位沉积。
通过改变锌离子浓度和扫描速率等实验参数，在约-0.935 V（vs.SCE）开始出现锌的欠电位沉积，并且金属离子浓度的变化可能会影响到欠电位沉积过程的动力学机制；
计时电流实验证实，锌欠电位沉积于金衬底上遵循的是受掺入吸附原子控制的二维瞬时成核和生长机制；且OH-离子的吸附对锌欠电位沉积具有重要的影响。