镍-碳化钨微粒复合电沉积机理的研究
电沉积法制备多层泡沫铜_镍
电沉积法制备多层泡沫铜/镍 张秋利1,程艳坤2,周军1 (11西安建筑科技大学冶金工程学院,西安710055;21河北化工医药职业技术学院,石家庄 050026) 摘要:采用聚氨脂泡沫为基体,经预处理、化学镀、电沉积制备了均匀分布三维网状孔结构的高空隙率多层泡沫金属铜/镍。通过电子扫描电镜(SEM )观察了泡沫的形貌,并测定了多层泡沫材料的主要物理性能。 关键词:多层泡沫铜/镍;电沉积;制备 中图分类号:TB34;TQ153 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2009)01-0049-04 Preparation of the Multi 2layer Copper and Nickel Foam by Electrodeposition ZHAN G Qiu 2li 1,CH EN G Yan 2kun 2,ZHOU J un 1 (11Institute of Metallurgy Engineering ,Xi ’an University of Architecture and Technology ,Xi ’an 710055,China ; 21Hebei Chemical and Pharmaceutical Vocational Technology College ,Shijiazhuang 050026,China ) Abstract :The multi 2layer copper/nickel foam was prepared by t he elect rodepo sition met hods adopted t he polyuret hane as f rame foundation 1The foam is p rovided wit h a t hree 2dimension grid struct ure and high po 2ro sity 1The morp hology of foam was examined by scanning elect ron micro scope in synt hesis procedure 1The main p hysical characteristics of multi 2layer copper/nickel foam were determined 1K eyw ords :Multi 2layer copper/nickel ;Electrodepo sition ;Preparation 作者简介:张秋利(1973-),男,河北晋州人,硕士研究生1 多孔泡沫金属材料具有体积密度小、相对质量轻、比表面积大、力学性能高等特点,已成为一种新型的功能材料。由于其优异的物理、力学性能,且具有功能和结构的双重优势,多孔金属材料被广泛应用于冶金、机械、建筑、电化学、航空航天、海陆空武器装备、通信、能源等方面[1-4]。目前已有很多制备多孔金属的工艺方法,根据工艺技术的特点,可将多孔泡沫金属材料的制备方法分为三大类:即固态金属烧结法、液态金属凝固法和原子离子态金属沉积法[5-7]。金属电沉积技术以金属的离子态为起点,将金属电镀于开孔的聚合物泡沫基体上,然后除去聚合物而制得。该法制备的多孔泡沫金属具有空隙率高(80%～90%)、孔结构分布均匀、惯通,具有三维网络结构等特点,但多层泡沫金属材料的制备研究还未见报道,本研究采用金属电沉积技术制备多层泡沫铜/镍,将多种金属的优良性能复合,进而产生新的复合功能材料,并且测定其主要物理性能,推 动其应用。 1 试验原材料及方法 111 主要试剂与仪器 聚氨脂泡沫;KMnO 4、CrO 3、H 2SO 4、HCl 、SnCl 2?2H 2O 、CuSO 4?5H 2O 、C 10H 14O 8N 2Na 2、HC HO 等均为分析纯;PdCl 2溶液:用99199%的纯 金属钯溶解于王水中,加热蒸发近干除去硝酸,然后 用110%HCl 稀释而成;实验用水皆为一次蒸馏水。主要仪器有稳压稳流电源、数字多用电表、变阻器等。 112 试验及分析方法 多层泡沫铜/镍的制备工艺流程见图1。先将聚氨酯软泡沫放入除油剂溶液中除油,再依次经过粗化、敏化、活化、解胶、化学镀、电镀的过程就可以制得泡沫金属材料,然后将泡沫金属材料进行另一种金属的电镀,便可制得多层泡沫金属材料,并分别
电沉积镍钴纳米合金的制备及性能_迟玉中
第22卷 第3期 2007年9月 V ol.22 No. 3 Sep. 2007 收稿日期：2006-10-23；修回日期：2007-04-12 基金项目：天津科技大学自然科学基金资助项目（20040225）作者简介：迟玉中（1971—），男，河北邯郸人，讲师，硕士. 电沉积镍钴纳米合金的制备及性能 迟玉中，刘雁红，王新庄 （天津科技大学理学院，天津300457） 摘 要：采用直流电沉积方法在镀液中加入有机添加剂制备出镍钴纳米合金镀层．采用扫描电镜分析了镀层的微观形貌及晶粒尺寸，研究了电流密度、pH 等工艺条件以及有机添加剂和稀土钐对镀层中钴含量的影响，采用加热实验法测定了镀层的结合力．实验结果表明，镀层表面致密、平整，结合性能优良． 关键词：电沉积；镍钴纳米合金；有机添加剂；稀土 中图分类号：TQ153.2 文献标识码：A 文章编号：1672-6510（2007）03-0040-04 Preparation and Properties of Electrodeposited Ni -Co Nanocrystalline Alloys CHI Yu -zhong, LIU Yan -hong，WANG Xin -zhuang （College of Science, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457,China ） Abstract ：Electrodeposited of nickel -cobalt nanocrystalline alloys were obtained by direct current with addition of organic additives in the bath under. Morphology and grain size of alloys were analysed by SEM. The effect of current density, pH value,organic additives and rare earth samarium on cobalt content were studied, the adhesion of the film were tested by heating. The test results show that the nickel -cobalt film obtained has fine and leveled surface and good adhension. Keywords ：electrodeposition；Ni -Co nanocrystalline alloys；organic additives；rare earth 镍钴合金镀层具有亮白色金属外观，硬度高，有良好的耐磨性、耐蚀性和化学稳定性[1]，因此，该镀层可广泛用作防护装饰性镀层．目前的研究主要针对镍钴合金镀层的结构、电催化性和磁学特性．如姚素薇[2]等人研究发现镍钴合金镀层结构主要受钴含量的影响，当镀层中钴含量（质量分数）在76％以下时，镀层由两种面心结构的两种固溶体组成；钴含量在76％~ 90％时，面心立方结构的钴发生同位素异构转变，成为六方密排结构，此时镀层由面心立方和六方密排两种结构的固溶体组成；当镀层中钴含量高于 90％时， 仅存在一种以钴为溶剂的六方密排结构固溶体．1984年Spasojevic 等研究了以钛和铁作基体制备的镍钴合金镀层，发现镍钴合金镀层具有极高的电催化活性[3]，比纯钛电极其析氢电势可降低500 mV ．在铝合金基体上，电镀高钴含量的镍钴合金广泛用作计算机的磁鼓和磁盘的表面磁性镀层，以达到体积小、重量轻和存储密度大的要求[4] ． 本文研究了目前没有引起足够重视，但是对镀层 的性能影响较大的因素，如电流密度、 pH 等工艺条 件，并且研究了对镍钴合金中镀层的晶粒尺寸影响很大，目前很少研究的添加剂，如糖精、十二烷基硫酸钠、稀土等，通过控制添加剂的加入量，制备出镍钴纳米合金． 1 材料与方法 1.1 实验材料 阳极为纯石墨，阴极为1cm 2的紫铜片． 1.2 镀液基本成分与工艺条件 1.2.1 镀液基本成分（g ·L -1 ） NiSO 4· 6H 2O 142；CoSO 4·6H 2O 20；H 3BO 3 30；糖精 1~4；十二烷基硫酸钠 0.8． 1.2.2 工艺条件 镀液pH 1.0~7.0；镀液温度 45~50℃；电流密度10~70mA/cm 2．
金属钝化原理
金属钝化原理与应用 机械与汽车工程学院 材料成型及控制工程
金属钝化原理及应用 （材料成型及控制工程） 摘要：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。 关键词：表面处理、钝化、铬酸盐、酸洗钝化 一、概述 钝化现象早在十八世纪30年代即被发现，自此得到了广泛的研究。 钝化现象——通常，电极电位愈正，金属溶解速度愈大。而实际中，常有电位超过一定数值后，电流突然减少，这种现象成为钝化现象。 金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”。金属在介质中强烈溶解的性质叫做“活性”。活态向钝态的转变叫做钝化，能够使金属发生钝化的物质被称为钝化剂。钝化现象发生通常与氧化介质有关。有时在非氧化性介质中也可以发生钝化，如镁在氢氟酸中、钼和铌在盐酸中、汞和银在氯离子作用下等。 金属钝化的定义：在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼地溶解着的金属表面状态会发生某种突变，同时金属的溶解速度急速下降，这种表面状态的突变过程叫做钝化[1]。 金属钝化的两个必要标志：腐蚀速度大幅度下降、电位强烈正移。
金属钝化的特征[2]： ①金属的电极电位朝正值方向移动； ②腐蚀速度明显降低； ③钝化只发生在金属表面； ④金属钝化以后，即使外界条件改变了，也可能在相当程度上保持钝态。 钝化的分类 化学钝化：金属与钝化剂自然作用产生（如：Cr，Al，Ti等金属在含氧溶液中）又称自钝化。 电化学钝化（阳极钝化）：外电流使金属阳极钝化，使其溶解速度大幅降低，并且能够保持高度的稳定性。 阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。 机械钝化：在一定环境下金属表面沉积出一层较厚的，但不同程度稀松的盐层，实际上起了机械隔离反应物的作用。 研究金属钝化的意义 金属的钝化现象具有极大的重要性。提高金属材料的钝化性能，促使金属材料在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效控制之一。 二、铬酸盐钝化[3] 1.概述 生产中最常用的钝化方法就是铬酸盐处理，这种方法能够使金属表面转化成以铬酸盐为主要组成的膜以实现钝化处理。金属进行铬酸盐处理的目的如下： ①提高金属或金属镀层的抗腐蚀性能。对于金属镀层来说，在其上的铬酸盐膜不但可以延缓镀层出现腐蚀的时间，而且是镀层对基底金属做到更有效的防护。 ②避免金属表面受到手触的污染。 ③提高金属同漆层或其他有机涂料的粘附能力。 ④获得带色的装饰外观。 2.基本原理 按照一般的见解，金属在含有能起活作用的添加物的铬酸盐溶液中形成铬酸盐转化膜[4]的过程，大致是： ①表面金属被氧化并以离子的形式转入溶液，与此同时氢在表面析出；
电沉积镍(电流密度)
学号14091700375 题目：镍电沉积实验 作者XX级别2009 级 系别化学化工专业化学师范指导教师XXX 完成时间2012 年6 月1日
创新性实验——镍电沉积实验 摘要：电沉积镍的效果与溶液中镍离子的浓度、添加剂与缓冲剂的种类和浓度、pH、温度及所使用的电流密度、搅拌情况等因素有关。本实验通过研究5～10 A/dm2电流密度范围内的电流效率，发现当电流密度为8.3 A/dm2左右时，电沉积镍的电流效率最高，达到66.9%。 关键词：电沉积镍；电流密度；电流效率 Abstract Electrodeposition of nickel depend on the nickel ion concentration in the solution, the type and concentration of additives and buffer, pH, temperature and the use of current density, agitation and other factors. Through the study of 5～10 A/dm2 current density within the current efficiency, found that when the current density is about 8.3A/dm2, nickel electrodeposition current efficiency is the highest, reaching 66.9%. Keywords：Electrodeposition of nickel；Current density；Current efficiency 前言 电沉积镍，可以改变基底表面的特性，改善基底材料的外观、耐腐蚀性和耐磨损性。 电沉积镍过程的主要反应为： 阴极：Ni 2+ + 2e = Ni 阳极：Ni +2e = Ni2+ 溶液中镍离子的浓度、添加剂与缓冲剂的种类和浓度、pH、温度及所使用的电流密度、搅拌情况等都能够影响电沉积的效果。研究这些因素对电沉积镍的影响，可以找到电沉积镍的最佳工艺条件。不但具有很好的理论意义，更对将来应用于实际生产有很大的帮助。本实验重点研究了电流密度这一因素对电沉积镍的影响。 一、实验部分 1、实验目的 1）．熟悉电沉积的基本操作与原理。 2）．试验并了解添加剂糖精、苯亚磺酸钠、镍光亮剂XNF和十二烷基硫酸钠对电沉积光亮镍的影响。 电沉积是用电解的方法在导电基底的表面上沉积一层具有所需形态和性能
镁合金清洗剂配方组成,清洗原理及技术工艺
镁合金清洗剂配方组成，清洗原理及技术工艺 导读：本文详细介绍了镁合金清洗剂的研究背景，机理，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 1 背景 禾川化学是一家专业从事精细化学品分析、研发的公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。正是禾川化学的良好的口碑，赢得多个金属表面处理领域龙头企业关注，成功地建立精细化学品研发平台；为清洗剂企业提供整套配方技术服务。 禾川化学成功开发出新型镁合金清洗剂配方技术，该清洗工艺可以作为镁合金表面化学或电化学防护处理工艺（例如铬酸盐钝化或氟化处理、磷酸盐等化学转化膜处理、或阳极氧化、化学镀和电镀等工艺）中的一种预处理工序，为后续工序提供一个银白、光亮、新鲜、清洁的均匀金属表面。主要用于镁合金AZ91D等合金压铸零件，也可用于镁合金的其它锻、铸件，作为化学或电化学防护处理中的预处理的酸洗工序。AZ91D等耐蚀性高的镁合金压铸进行处理后，迅速进行干燥处理，表面银白、光亮，在一定环境条件下，或可直接应用或涂清漆后应用.该清洗剂可以有效去除零件压铸成型脱模剂；用于压铸件回收料在重新熔炼前的清洗剂，消除压铸脱模剂对熔炼镁合金的污染。该镁合金清洗剂不含铬酸、氢氟酸，在化学清洗中除了产生氢气之外，不产生其它有害气体，产生的漂洗废水及废液处理简单方便，不造成二次污染，该清洗即、质量好、效率高，溶液稳定，
便于操作.因而，该清洗剂广泛适用于镁合金表面化学清洗。 2 镁合金清洗剂 2.1镁合金清洗剂参考配方： 将一定分量的各组分（磷-硫酸洗溶液（磷酸（20~60）、硫酸（10~60）、水加至100，碱性清洗剂：氢氧化钠（10~80）、磷酸三钠（5~20）、水加至1L，混合均匀； 2.2镁合金清洗剂清洗机理： 对镁合金零件进行化学清洗时，这种酸性清洗液，例如对AZ91D镁合金压铸件，有着良好的化学抛光作用，可在室温下使用，或者通过加温，例如在50℃，则效果更好.可以清洗掉镁合金压铸件表迷的氧化、腐蚀产物、旧的化学转化膜、金属铝的表面偏析、脱模剂、吹砂以及喷丸带来的污染等.再经过在本碱性清洗液中浸泡处理，可除去在酸性清洗液中的不溶性物质，还会同时中和处理掉金属表面上的酸，有利于防止金属表面的腐蚀。 2.3镁合金清洗剂清洗方法： 将表面除去油污的镁合金压铸件放进磷-硫酸酸洗溶液槽中进行浸泡，工作温度15~80℃，浸泡时间10~60s，取出零件后，再立即进行一次水洗、二次水洗，洗净零件表面，再放进碱性清洗剂溶液槽中进行浸泡，工作温度15~90℃，浸泡时间60~300s，再进行一次水洗、二次水洗，洗净零件表面完毕。 3 镁合金清洗剂参考配方 3.1镁合金清洗剂参考配方(磷- 硫酸酸洗溶液)
电沉积镍镀层的制备及性能测试
电沉积镍镀层的制备及性能测试 1.1 电沉积镍镀层的制备 一、实验目的 1、掌握电沉积制备金属合金的工艺； 2、熟悉电沉积溶液配制方法； 3、熟悉检测涂层结合力的方法。 二、实验原理 电沉积是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程，制备的金属涂层具有厚度均匀，结合力强等优点，工艺设备简单，需要电源、输电系统及辅助电极。利用电沉积的方法制备镍金属镀层，制备过程包括试样前处理、溶液配制、沉积涂层等步骤。 三、实验设备及用品 1、多口恒温水浴锅，电镀电源 2、镍盐，还原剂，络合剂，光亮剂 3、氨水、氢氧化钠、磷酸钠、磷酸、碳酸钠 4、45钢试样 5、水砂纸、金相砂纸、玻璃板、PH值试纸 6、烧杯、镊子、吹风机，刮刀 四、实验内容及方法 1、溶液配制 将已经配制好的镍盐，还原剂，络合剂，光亮剂按一定顺序配制，方法如下：将量好的还原剂放入盛镍盐的烧杯内，然后依次加入络合剂，光亮剂，测试溶液的PH值，然后用氨水调节溶液PH值至4.5~5，然后用蒸馏水加至所需的溶液体积。 2、样品制备 2.1将碳钢片切割成50mm×25mm×2mm 尺寸，然后抛光: 800# 砂纸进行打磨,
用抛光机对其抛光, 以去除表面缺陷。 2.2超声波清洗：室温下用丙酮清洗10min。 2.3 碱洗：50g/L NaOH, 40g/L Na2CO3, 10g/L Na3PO4·12H2O, 温度55～65℃, 时间10min。 2.4 水洗：用去离子水快速地清洗, 防止在空气中停留时间过长形成氧化膜而影响施镀。 2.5 酸洗：酸洗是为了除去金属表面的氧化物、嵌入试样表面的污垢以及附着的冷加工屑等。600ml /L H3PO4 ( 85%), 2ml /L HNO3, 室温下清洗10min。 2.6水洗: 同2.4。 2.7活化：活化是为了进一步除去表面的氧化物和酸洗后沉积在表面的残留物, 380mL/L HF( 40%), 室温, 10～15min。 2.8电沉积镍镀层：温度60℃，阳极采用不锈钢片，阴极采用碳钢片，时间30min 2.9水洗烘干。 3、结合力实验 采用刮刀实验检测涂层结合力大小，将刮刀用力在涂层表面划过，如果涂层出现脱皮现象，表明结合力，如果涂层没有出现脱皮现象，表明结合力良好。 五、实验报告要求 1、简述电沉积镍镀层溶液的配制过程； 2、简述电沉积镍镀层涂层的制备过程； 3、写出在实验中所发现的问题和体会。
电沉积纳米材料
电沉积纳米材料 ——读屠振密《电沉积纳米晶材料技术》电化学是物理化学的一个重要组成部分，主要研究电能和化学能之间的相互转化以及转化过程中的有关规律。 电沉积是电化学必不可分的一部分，它是一种电化学过程，也是氧化—还原过程，它研究的重点是“阴极沉积”。电沉积是在含有被镀离子的水溶液中通以电流，使带正电荷的阳离子在阴极上放电，于是得到膜层。 电沉积基底通常为水溶液，如硅线沉积普鲁士蓝，也有非水溶液和熔融盐，在电沉积的溶液中，加入适宜的结晶化表面活性剂是非常必要的，这有利于得到晶粒细化的纳米晶结构。同时可采用适当高的电流密度。随着电流密度的增加，电极上的过电势升高，使形核的驱动力增加，沉积层的晶粒尺寸减少。不过，如果电流密度增大而阴极附近 电解液中消耗的沉积离子来不及得到补充，则反而会使晶粒尺寸增大。或采用有机添加剂。一方面，添加剂分子吸附在沉积表面的活性部位，可抑制晶体的生长。另一方面，析出原子的扩散也被吸附的有机添加剂分子所抑制，较少到达生长点，从而优先形成新的晶核。此外，有机添加剂还能提高电沉积的过电势。以上这些作用都可细化沉积层的晶粒。 近年来，纳米技术日渐兴起，电沉积纳米材料可获得比普通材料更优良的结果，电沉积纳米镀层是在镀液中加入纳米微粒，通过与金
属共沉积获得镀层。将纳米微粒应用在电沉积及电刷镀中，可获得比普通复合镀层更高的硬度、耐磨性、减摩性、耐蚀性和润湿性等优异的特性，使复合镀层的功能性得到大幅度的提高。 电刷镀是电沉积的一种，研究和应用的时间还比较短，对纳米复合电刷镀的沉积机理尚缺乏深入的研究，从目前的研究成果可推测纳米复合电刷镀沉积过程和纳米复合镀有些相类似，大致如下：①镀液中的纳米微粒和金属离子在镀笔的流体力学作用下，被传送到阴极及表面附近的流体边界层。②金属离子和纳米微粒在电场和扩散作用下穿过扩散层到达电极表面。③金属离子在阴极表面吸附、获得电子、到达晶格生长点，而嵌入晶格；同时纳米微粒在阴极表面通过静电吸附或特性吸附或机械滞留，其中部分和金属作用较强者被金属包裹，即形成纳米复合镀层；还有部分纳米微粒则被镀笔从阴极带走。④金属离子和纳米微粒均在大电流密度下断续沉积，镀笔的运动对纳米微粒有一定的选择和均匀分布效应。例如，电沉积镍基合金纳米微晶磁性材料，具有十分优异的性能，如高磁导率，低损耗，高饱和磁化强度等，现在已用于开关电源、传感器和变压器等。纳米微晶磁性材料有利于实现小型化、轻量化及多功能化，故发展迅速。以铁为基的Fe-Ni纳米合金，能进一步改善高温磁性。 电沉积纳米材料的性能优异，广泛应用于生产生活中。 在化工方面，催化是纳米超微粒子应用的重要领域之一，利用纳米微粒高比表面积和高活性，可以显著地增进催化效率，目前已作为第四代催化剂进行研究和开发，它在燃料化学、催化化学中起着十分
电化学在制备纳米材料方面的应用
电化学在制备纳米材料方面的应用 摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。 关键词：电化学纳米材料电沉积 1 前言 纳米材料和纳米技术被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；(3)宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。 自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。 由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响，因此，纳米材料形貌和尺寸的控制在纳米材料合成中是非常重要的。 目前制备纳米材料主要采用机械法、气相法、磁控溅射法等物理方法和溶胶—凝胶法、离子液法、溶剂热法、微乳法化学方法。但在这些方法中，机械法、气相法、磁控溅射法的生产设备及条件要求很高，生产成本高；化学方法中的离子液法和微乳法是近几年发展起来的新兴的研究领域，同时离子液离子液作为一种特殊的有机溶剂，具有粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好等独特的物理化学性质，但是离子液体用于纳米材料制备的技术还未成熟。 应用电化学技术制备纳米材料由于简单易行、成本低廉等特点被广泛研究与采用。与其他方法相比，电化学制备方法主要具有以下优点：1、适合用于制备的纳米晶金属、合金及复合材料的种类较多；2、电化学制备纳米材料过程中的电位可以人为控制。整个过程容易实现计算机监控，在技术上困难较小、工艺灵活，易于实验室向工业现场转变；3、常温常压操作，避免了高温在材料内部引入的热应力；4、电沉积易使沉积原子在单晶基底上外延生长，可在大面积和复杂形状的零件上获得较好的外延生长层。 电化学方法已在纳米材料的制备研究领域取得了一系列具有开拓性的研究成果。本文综述了应用电化学技术制备纳米材料的主要的几种方法及其制备原理，并对其优劣进行了比较。 2 应用电化学技术制备纳米材料的种类 2.1 电化学沉积法 与传统的纳米晶体材料制备相比，电沉积法具有以下优点：(1)晶粒尺寸在1~100 nm内；(2)
镁合金防腐蚀技术的现状及发展方向
浅谈镁合金防腐蚀技术的现状及发展方向 摘要：镁合金以其强度、比模量和优异的力学性能,已在众多领域受到广泛关注。但是,由于镁合金化学活性高、耐蚀性能差的缺陷制约了其应用范围。因此,镁合金的表面防护处理(耐腐蚀)极为重要。 关键词：镁合金防腐蚀表面处理现状发展方向 前言：镁合金由于具有质轻兼顾，易于回收等诸多优点，正在成为钢铁、铝合 金、工程塑料的一种重要替代材料。但镁是极活泼的金属，耐蚀性极差，在潮湿空气和中性、酸性溶液中都容易受到腐蚀。耐蚀性能差成为制约镁合金扩大应用的主要因素之一。改善镁合金的耐蚀性主要有两条途径，一是通过添加合金元素，减少杂质含量，进行适当的热处理等方法改善合金材料本身的耐蚀性，二是对镁合金制品进行适当的表面处理，实现和外部环境的隔绝，阻碍腐蚀的发生。镁合金表面处理常用的方法有化学氧化、电化学氧化、电镀等。 镁在地壳中储量丰富,仅次于铝、铁居第三位。镁属于轻金属,密度为1.74g/cm3,约为铝的2/3、钢的1/5,作为结构性材料有着非常广泛的应用前景。镁合金具有密度小,比强度、比刚度高,阻尼性、切削加工性、导电导热性好,电磁屏蔽能力强,尺寸稳定,易回收等优点,使镁合金在航空工业、汽车、机械设备、电子产品等领域有着非常广阔的应用前景,被称为“21世纪的绿色工程材料”。我国是世界原镁生产和出口大国。但是,我国镁合金的研究和应用开发却相对滞后,其中一个重要的原因是镁合金的防腐问题没有很好地解决。镁是所有工业合金中化学活性最高的金属元素,其标准电极电位为-2.37V,在常用介质中的电位也相当低。镁合金在大气中的耐蚀性主要取决于大气的湿度与污染程度,腐蚀形成的氧化膜(MgO),但氧化膜多孔而疏松,会使腐蚀加剧,并且会阻碍表面处理的进行。在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的化学腐蚀。另外,镁合金与其它金属接触时,一般作为阳极发生电化学腐蚀,阴极是与镁直接有外部接触的异种金属,也可以是镁合金内部的第二相或杂质相,后者在宏观上表现为全面腐蚀。要扩大镁合金使用范围,充分发挥其优越性能,更好的服务人类,就必须解决腐蚀的问题。一方面是从镁合金材质的本身着手,开发更耐腐蚀的镁合金;另一方面就是进行适当的表面处理。 1.镁合金表面处理的常见方法 镁合金的表面处理方法主要有:阳极氧化处理、微弧氧化处理、化学转化膜 处理、有机涂层或有机镀膜、金属涂层(热喷涂防护层)、激光表面改性、气相沉积和离子注入等。 1.1阳极氧化处理 镁合金阳极氧化膜耐蚀性高,也可以作为涂装的底层。镁在阳极氧化的过程 中先形成一层致密的阻挡层,当氧化膜达到一定厚度时,由于其拉应力过大而发生局部断裂,膜层下面的金属又逐渐生成新的膜,整个膜层不断增厚。这种膜不仅包含了合金元素的氧化物,而且还包含了溶液中通过热分解并沉淀到镁合金工件表面的其他氧化物。 镁合金可以在酸性溶液中阳极化,也可以在碱性溶液中阳极化。早期的阳极化是利用含铬的有毒化合物的处理液,如Dow17,Cr22以及HAE,这三种工艺都是 MDCC移动开发者大会精彩荟萃智能硬件移动开发产品体验粉丝经济社交游戏
镍电沉积及镀层的结构与性能的测试--开题报告
开题报告 镍电沉积及镀层的结构与性能的测试——电沉积工艺条件―Hull槽试验及镀层的 结构与性能的测试 开题报告 一、课题的名称：镍电沉积及镀层的结构与性能的测试 二、课题的目的和意义： 目的： 1．熟悉Hull 槽试验的基本原理、实验操作和结果分析。 2．试验并了解添加剂糖精、苯亚磺酸钠、镍光亮剂XNF 和十二烷基硫酸钠对电沉积光亮
镍的影响。 意义： 不锈钢具有良好的耐蚀性,但不锈钢硬度较低,表面强度低,耐磨性差,摩擦因数较大,在碰撞或者磨损环境中工作时,易发生局部损伤和表面钝化膜受损而导致局部腐蚀。所以为了提高不锈钢的耐磨性和耐蚀性,常对其表面进行处理，通过对不锈钢表面镀镍来改善材料的外观、耐腐蚀性和耐磨损性性能结构。 三、镍电沉积及镀层的特点及国内外研究现状： 镍具有银白色(略呈黄色)金属光泽，具有铁磁性，密度为8.9，原子量为58.71，标准电极电位为一0.25伏。镍具有很强的钝化能力，在空气中能迅速地形成一层极薄的钝化膜，使其保持经久不变的光泽。常温下，镍能很好地防止大气、水、碱液的浸蚀。在碱、盐和有机酸中很稳定，在硫酸和盐酸中溶解很慢，易溶于稀硝酸。 由于镍的硬度较高(HV 240-500)，所以镍层可以提高制品表面硬度，并使其具有较好的耐磨性。镍是铁族元素，属于电化学极化较大的元素，当电解时能产生较大的极化作用，即使在很小的电流密度下，也会产生显著的极化作用。因此，镀镍与镀锌、镀铜不同，它不需要特殊添加剂。因为电沉积镍时有较大的极化作用，所以在强酸性介质中，根本不可能把它沉积出来，只能使用弱酸性电解液。 化学镀镍技术具有悠久的历史,但其技术的广泛运用还是在近期。化学镀镍的发展史是化学镀发展的重要组成部分。在1947年美国国家标准局A.Brenner和G.Riddell提出了沉积非粉末状镍的方法,并弄清楚了形成镀层的催化特性,奠定了化学镀镍技术的基础。化学镀镍技术的最早工业应用是1955年在美国通用运输公司(GATC)在系统研究该技术后建立的第一条生产线。早期化学镀镍技术的应用极少,直到70年代末化学镀镍技术才被大规模地运用到工业中。为了满足复杂的工况、获得更多的性能,近年来又发展起来了化学复合镀镍技术。化学镀镍技术的核心是镀液的组成及性能,所以化学镀镍发展史中最值得注意的是镀液本身的进步。20世纪60年代前后,由于化学知识贫乏,只有中磷镀液配方,镀液不稳定(往往只能稳定数小时),工艺落后。70年代后出现了络合剂、稳定剂等多种添加剂,经过大量的实验研究、筛选、复配以后,新发展的镀液均采用“双铬合”或“双铬合、双稳定、双促进”配方,极大地提高了镀液的稳定性,镀速加快,大幅度增加了镀液对亚磷酸根的容忍性、目前,化学镀液均已商品化,根据用户要求有各种性能化学镀的开缸及补加浓缩液的出售,施镀过程中只需要按消耗的主盐、还原剂、PH调节剂及适量添加剂进行补充,使用十分方便。 在化学镀镍溶液质量提高的基础上,化学镀镍生产线的装备和技术发展迅速,逐渐从小槽
河口沉积物_水界面重金属生物地球化学研究进展_陈宗团
第12卷第5期1997年10月 地球科学进展 ADV AN CE IN EART H SCIEN CES Vo l.12 No.5 Oct.,1997河口沉积物—水界面重金属 生物地球化学研究进展? 陈宗团 徐 立 洪华生 (厦门大学国家教委海洋生态环境开放研究实验室 厦门 361005) 摘 要 河口区既是人类排污物的主要汇集地,又是单向流体和双向流体相互作 用的场所,三者构成一个复杂而多变的地球化学物理场。在这里因一定的物理、化 学和生物化学作用使来自陆地的重金属污染物从水体中沉降下来,进入底部沉积 物即积累过程,又会因类似的作用使这些金属从沉积物中活化而再次进入水体即 释放过程,产生所谓的“二次污染”,河口沉积物水界面过程调控着这一体系的方向 与限度。对该领域在过去几年里的主要研究成果进行阐述,进而指明该领域研究中 有待解决的问题。 关键词 沉积物—水界面过程 重金属 沉积物 生物地球化学循环 分类号 P343.5/P593 全球有二分之一左右的工业城市座落在河口及邻近地区,优越的自然条件给这些城市的发展带来了机遇,但是城市的发展带来的巨量“三废”物质反过来又给它们赖以生存的河口及邻近海域带来严重污染。这些污染物进入水体后除了直接对水生生物和通过食物链影响人类的健康外,长期积累在水底沉积物中的污染物又会由于界面环境条件的变化诸如孔隙水酸碱度、有机质的分解和生物活动等而再次进入水体,构成“二次污染”。由于沉积物具有积累功能,这种“二次污染”可能会出现灾难性的事件,所以研究沉积物水界面作用过程中污染物的循环就显得尤为重要。基于这一原因,在过去二十年里,重金属的行为机理一直是环境学者的热门课题。本文意在对过去的研究成果进行简要的阐述,并尝试指明其存在的问题和将来的发展方向。 1 河口沉积物—水界面重金属的积累与释放 粘土、有机质和氧化物的活性表面对重金属的行为产生极其重要的影响。被粘土、有机质和氧化物结合的重金属随这些物质进入水底之后经受着界面过程的改造,这种界面过程包括吸附与解吸作用、沉淀与溶解作用、分配作用、离子交换作用、氧化还原反应和生物作用 ?第一作者简介:陈宗团,男,1961年10月出生,副研究员,主要从事近海生物地球化学研究。 收稿日期:1996-10-15;修改稿:1997-03-24
镁合金表面处理的研究现状
镁合金表面处理的研究现状 一.概述 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。 但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 二.表面处理方法 1.电镀和化学镀技术 镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。 镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。 2.化学氧化技术 镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密，因此，该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能，同时，还能作为镁合金涂装的底层，增大涂层的结合力。 铬酸盐处理虽然具有良好的效果，但是铬酸盐对环境污染大，对人体毒性高。在不久的将来，铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜，然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层，使基体获得了良好的耐蚀性能。磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法，但是该方法有较为明显的缺陷：在用该法处理含铝的镁合金时，氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相，因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层，这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。 一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺，它能在镁合金表面形成含有Mg、Al、Ca等元素的复合磷酸盐保护膜。该膜层与基体金属结合牢固，具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。
镍电沉积实验
镍电沉积实验 （一）电沉积工艺条件—Hull 槽 试验
1．熟悉Hull槽试验的基本原理、实验操作和结果分析。2．试验并了解添加剂糖精、苯亚磺酸钠、镍光亮剂XNF和十二烷基硫酸钠对电沉积光亮镍的影响。 电沉积是用电解的方法在导电基底的表面上沉积一层具有所需形态和性能的金属沉积层的过程。传统上电沉积金属的目的，一般是改变基底表面的特性，改善基底材料的外观、耐腐蚀性和耐磨损性。现在,电沉积这一古老而又年轻的技术正日益发挥着其重要作用,已广泛应用于制备半导体、磁膜材料、催化材料、纳米材料等功能性材料和微机电加工领域中。
电沉积过程中，由外部电源提供的电流通过镀液中两个电极（阴极和阳极）形成闭合的回路。当电解液中有电流通过时，在阴极上发生金属离子的还原反应，同时在阳极上发生金属的氧化（可溶性阳极）或溶液中某些化学物种(如水)的氧化（不溶性阳极）。其反应可一般地表示为： 阴极反应：M n++n e=M（1） 副反应：2H++2e=H 2 (酸性镀液)（2） 2H 2O+2e=H 2 +2OH-(碱性镀液)（3） 当镀液中有添加剂时，添加剂也可能在阴极上反应。阳极反应：M–n e=M n+（可溶性阳极）（4） 或2 H 2O –4 e = O 2 + 4 H+ (不溶性阳极，酸性) （5）
镀液组成（金属离子、导电盐、配合剂及添加剂的种类和浓度）和电沉积的电流密度、镀液pH值和温度甚至镀液的搅拌形式等因素对沉积层的结构和性能都有很大的影响。确定镀液组成和沉积条件，使我们能够电镀出具有所要求的物理-化学性质的沉积层，是电沉积研究的主要目的之一。 镍电沉积层在防护装饰性和功能性方面都有广泛的应用。大量的金属或合金镀层如Cr、Au及其合金、Sn及其合金、枪黑色Sn-Ni合金、CdSe合金等都是在光亮的镍镀层上电沉积进行的。在低碳钢、锌铸件上沉积镍，可保护基体材料不受腐蚀，并可通过抛光或直接电沉积光亮镍达到装饰的目的。在被磨损的、腐蚀的或加工过度的零件上进行局部电镀镍，可对零件进行修复。在电沉积镍过程中用金刚石、碳化硅等刚性粒子或聚
电化学沉积
金属电沉积理论 一.研究概况 在电化学中,金属的电化学沉积学是一种最古老的学科。在电场的作用下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面上，沉积过程含有相的形成现象。 首先，在金属的电化学沉积实验的研究时间要追溯到19世纪，并且在引进能产生直流电的电源以后，电镀很快成为一种重要的技术。电镀被用来制造各种不同的装饰性和功能性的产品，尽管在开始的早期，电镀技术的发展和应用建立是在经验的基础上。 金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长的问题。1878年，Gibbs在他的著名的不同体系的相平衡研究中，建立了成核和结晶生长的基本原理和概念。20世纪初，Volmer、Kossel、Stransko、Kaischew、Becker和Doring用统计学和分子运动模拟改进了基本原理和概念。按照这些早期的理论，成核步骤不仅要求一个新的三维晶体成核，而且完美单晶表面的层状二维生长。对于结晶理论的一个重要改进是由Avrrami提出的结晶动力学，他认为在成核和生长过程中有成核中心的重复碰撞和相互交迭。在1949年，Frank提出在低的过饱和状态下的一个单一晶面成长会呈螺旋状生长。Cabrera和Frank等考虑到在成长过程中吸附原子的表面表面扩散作用，完善了螺旋成核机理。 20世纪二三十年代，Max、V olmer等人对电化学结晶进行了更为广泛的基础研究。Erday-gruz和Volmer是第一次认识到过饱和度与过电位，稳态电流密度和由电荷转移引起的电结晶过电位之间的关系。 20世纪三四十年代，Finch和他的同事做了大量的关于多晶电化学沉积的实验，研究了决定结晶趋向与金属薄膜的组织结构的主要因素。在这一时期，Gorbunova还研究了底层金属与电解质溶液组成对电结晶过程的影响，并发现了由于有有机添加剂的吸附作用可能导致金属晶须的生长。 1945年，Kaischew对电结晶理论做了重大改进。考虑到单一晶体表面上金属原子的结合和分开的频率，可利用分子运动学模拟电化学结晶过程。这项工作对电结晶理论的发展有着重大的影响。 20世纪50年代是在电化学结晶理论与实验技术取得重大进步的阶段。Fincher等人完成在实际的电镀体系中抑制剂对电结晶成核与生长的影响的系统研究，并按照其微观结构和形态对金属电沉积进行了分类。Piontell等人对基体的取向作用和在金属沉积系统中同向和异向的金属沉积的阴离子的特性进行了进一步的研究。Kardos、Kaischew等人利用新的实验技术证实Volmer`s的三维形核的正确性。Wranglen，Vermilyea等人对结晶树枝状生长进行了深入的研究，提出了新的电化学结晶的理论模型。 20世纪60年代初，Flischman和Thirsh发展了在电结晶状态下多重成核与生长的一般
镁合金表面处理国内外研究应用现状
表面工程技术 镁合金表面处理国内外研究应用现状Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号： 3110706055 指导教师：张松立
2014 年 6 月 摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括 化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积 与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁 合金表面处理的发展趋势作了展望。 关键词：镁合金表面处理涂层 引言 镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。但镁合金 因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好 的减振及导电、导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航 空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方 面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、 镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约 了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当 今材料发展的重要课题。 镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收 等优点。以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿 色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。 但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用， 采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。 一、微弧氧化处理 微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是 一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。该工艺是 在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子 弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷 却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。与普通 阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨 性有了较大提高。目前, 微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti 等有 色金属或其合金的表面处理中。镁合金微弧氧化技术所形成的氧化