电沉积制备纳米晶镍及其电化学性能研究

作     者：许姣姣 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：司云森

授予年度：2007年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：电沉积 纳米晶镍 阴极极化 添加剂 耐蚀性 

摘      要：近年来，晶粒尺寸小于100nm的纳米晶体材料受到了广泛的关注。纳米晶材料因自身具有小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、表面和界面等特殊效应，表现出与传统材料不同的物理和化学性质，被誉为“21世纪的新型材料，是科学界和产业界广泛关注的热点之一。与其它制备方法相比，电沉积法制备纳米晶材料具有设备简单，成本低;容易大量制备金属、合金和复合材料的纳米晶;工艺参数容易控制，沉积温度低等优点，因而越来越受到学者及工业部门的关注。 本论文主要是在电沉积纳米晶镍的基础上，研究电沉积的工艺参数以及电解液成分对沉积过程以及阴极极化的影响，以及纳米晶镍的电化学腐蚀行为。本文的研究工作主要分两个部分。在第一部分工作中，主要通过实验用正交法确定电沉积过程的最佳组成和工艺条件，即采用Watt型电解液，在电流密度为5A/dm以上，控制温度和溶液pH值即可获得纳米结构的镍沉积物，并且讨论了电解液中各种成分的作用及温度、溶液pH值、电流密度及搅拌对纳米晶镍电沉积的影响。在第二部分工作中，主要是进行一些分析测试工作，利用电化学测试仪研究了电解液成分、电沉积工艺参数及添加剂（硫脲）对阴极极化曲线的影响，探讨了极化机理;利用X射线衍射仪、扫描电镜研究了温度、添加剂（硫脲）和电流密度对电沉积纳米晶镍样品的微观结构以及表面形貌的影响，发现电流密度是影响晶粒尺寸以及沉积层组织结构的主要因素，它影响沉积层的择优取向，高电流密度下，择优取向面为（200）晶面，低电流密度下，呈现（111）和（200）的双择优取向，另外添加剂（硫脲）的加入，也会改变沉积物的择优取向;通过Tafel极化曲线测试和交流阻抗实验对比研究了常规镍与纳米晶镍的电化学腐蚀行为，发现纳米晶镍的耐蚀性比起常规镍有大幅的下降，分析认为可能是纳米结构的镍其晶界处镍原子数增加，参与反应的镍原子数增加，同时，有利于氧的自由传输，在一定程度上有利于腐蚀性介质的侵蚀，另外添加剂的加入致使样品中含有微量的硫，使得耐蚀性又略有下降。