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电沉积纳⽶镍-钴合⾦制备⾦刚⽯⼯具电沉积纳⽶镍2钴合⾦制备⾦刚⽯⼯具Preparat ion of Dia mond Tool s w it h N anocr ystall ine Ni 2Co Alloy E lectrodeposit李云东, 王淮东, 李⽴波, 卢汇洋(河南农业⼤学机电⼯程学院,河南郑州450002)L I Yun 2dong, WANG H ua i 2dong , L I L i 2bo , L U H ui 2yang (Mechanical and Elect rical Engineering C ollege ,Henan Agricultural Uni versity ,Zhengzhou 450002,Chi na )摘要: 介绍了采⽤纳⽶镍2钴镀层作为新型胎体材料,制备电镀⾦刚⽯⼯具的⽅法及其特点。
纳⽶镀层是在⽡特型槽液中通过⽅波电流⽽得到的,脉冲参数为电流导通时间1ms ,电流关断时间15ms ,峰值电流密度100A/dm 2。
镀层中钴的质量分数量为8.5%,表⾯较光整,晶粒尺⼨在15nm 左右,显微硬度达到6000M Pa ,与纯镍纳⽶镀层的相近,但抗拉强度明显⾼于纯镍纳⽶镀层的。
由其制得的⼯具平均寿命⽐纯镍纳⽶胎体材料⼯具⾼15.5%。
关键词: 镍2钴合⾦;纳⽶镀层;⾦刚⽯⼯具;胎体材料A bstract : The p rocess for preparing electrodeposited diamo nd tools by using na nocr ystalline Ni 2Co alloy deposit a s a new mat rix material and the f eature s are pr ese nted.The nanocrystalline Ni 2Co depo sit is obtained f rom a solution containing saccha rin and cobalt by squa re 2wave p ulse curre nt.The pulse parameter s ar e :curre nt “on ”time 1ms ,“off”time 15ms ,and peak c ur rent de nsity 100A/dm 2.The deposit co ntains the mass f raction of 8.5%of cobalt ,with a smoot her surf ace ,and its grain size i s a bout 15nm ,micro 2ha rdness 6000M Pa ,close to that of na noc rystalline p ure nickel deposit ,but muc h higher than t he latter in tensile str ength.The diamo nd tools prepa red with t his depo sit exhibit 15.5%longe r ser vice life than their nanocrystalline pure nickel co unterpart s.K ey w or ds : nickel 2co balt alloy ;na noc rystalline electrodeposit ;diamond tool s;mat rix material中图分类号:TQ 153 ⽂献标识码:A ⽂章编号:100024742(2008)0620015203基⾦项⽬河南省⾃然科学基⾦(N 53)以及河南省⾼校青年⾻⼲教师项⽬资助0 前⾔⾦刚⽯⼯具的胎体材料不但要有较⾼的硬度和耐磨性,还要有较⾼的韧性以适应操作中较⼤的机械撞击[124]。
电沉积锌钴电催化1.引言1.1 概述概述:电沉积锌钴电催化是一种利用电沉积技术制备的电催化材料，通过在电极表面沉积锌钴合金，从而提高电催化反应的效率和活性。
电沉积锌钴电催化技术是当前电化学领域的研究热点之一，具有广泛的应用前景。
随着可再生能源的不断发展和能源需求的增加，开发高效、稳定和可持续的电催化材料对于实现清洁能源转化和储存至关重要。
传统的电催化材料如贵金属催化剂存在着成本高、稀缺性和环境污染等问题，因此寻找替代的非贵金属催化剂成为了研究的热点。
电沉积锌钴电催化技术通过在电解溶液中加入适当的前驱体，利用外加电势控制电极表面的沉积过程。
在锌和钴的协同作用下，形成了具有优异电催化性能的锌钴合金材料。
与贵金属催化剂相比，电沉积锌钴电催化材料具有制备成本低、资源丰富、催化活性高和长期稳定性等优势，因此在电化学领域引起了广泛的关注。
电沉积锌钴电催化技术不仅适用于燃料电池、电解水制氢等能源转化领域，还可应用于电化学合成、电化学储能等领域。
同时，通过调控沉积条件和合金组分，还可以对锌钴合金的晶体结构和表面形貌进行调控，从而进一步优化电催化性能。
本文将重点探讨电沉积锌钴电催化的原理和应用，并对其未来的发展进行展望。
通过深入了解电沉积锌钴电催化的机理和特性，有助于推动相关领域的研究进展，并为清洁能源转化和储存技术的发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:本文将分为三个部分进行介绍。
首先，在引言部分，将概述电沉积锌钴电催化的基本知识和背景，引发读者对该课题的兴趣。
然后，文章会详细探讨电沉积锌钴电催化的原理，阐述其在催化反应中的作用机制和相关的电化学过程。
接下来，会展示电沉积锌钴电催化在实际应用中的一些案例，例如其在能源领域的应用等。
最后，通过总结的方式对电沉积锌钴电催化进行概括，并展望其未来的发展方向和潜在的应用领域。
通过这样的结构安排，读者将能够全面了解电沉积锌钴电催化的基本原理和应用价值，以及其在未来的前景。
电沉积纳米锥镍的生长机理及其性能的研究(英文)倪修任;张雅婷;王翀;洪延;陈苑明;苏元章;何为;陈先明;黄本霞;续振林;李毅峰;李能彬;杜永杰【期刊名称】《电化学》【年(卷),期】2022(28)7【摘要】本文通过恒电流沉积法在柔性覆铜基板上制备了具有纳米锥阵列结构的黑色镍层,制备的纳米锥镍的底部约为200 nm,高度约为1μm,且大小均一,分布致密。
本文探讨了镍电沉积中电流密度和主盐浓度对纳米锥镍结构形貌的影响,结果表明低电流密度和高主盐浓度有利于纳米锥镍的形成。
电沉积过程中保持镍离子的供应充足是锥镍结构产生的关键因素之一,而高电流密度会影响镍离子浓度的浓差极化,从而影响锥镍的成核过程。
温度、主盐浓度以及结晶调整剂的变化会导致镍颗粒的形貌发生圆包状和针锥状结构的相互转化。
温度升高具有一定的细化晶粒作用,锥镍结构需要在大于50oC的条件下生成。
结晶调整剂能够改变沉积过程中的晶面择优生长,且可以调控镍晶粒的形貌,使得生成的锥结构分布均匀,颗粒细致。
结果表明,在4.0 mol·L-1NH4Cl和1.68mol·L-1Ni Cl2·6H2O体系中沉积出分布均匀的纳米锥镍阵列结构。
本文利用氯化铵作为纳米锥镍的晶体改性剂,通过分子动力学模拟理论上分析了NH4+在镍表面的吸附过程。
计算结果表明镍不同晶面上NH4+吸附能的差异引起各晶面镍沉积速率的差异,从而导致纳米锥镍阵列的形成。
本文呢进一步结合形貌表征,提出了纳米锥镍阵列的电沉积生长的两步生长机理,包括前期的成核生长和后期的核生长过程,前期成核过程为优势生长,生成大量的晶核,为锥镍的生长提供了生长位点,而后期的核生长过程表现为锥状镍核的择优生长,最终形成完整均匀的锥镍阵列结构。
本文制备的纳米锥镍结构还具有优异的亲水性和良好的吸光效果,对于近紫外和可见光的吸收率大于95%,具有较好的应用前景。
【总页数】11页(P67-77)【作者】倪修任;张雅婷;王翀;洪延;陈苑明;苏元章;何为;陈先明;黄本霞;续振林;李毅峰;李能彬;杜永杰【作者单位】电子科技大学材料与能源学院;珠海越亚半导体股份有限公司;厦门柔性电子研究院有限公司&厦门弘信电子科技集团股份有限公司;珠海能动科技光学产业有限公司【正文语种】中文【中图分类】TB3【相关文献】1.钴含量对电沉积镍-钴合金电沉积机理和力学性能的影响2.电沉积镍-磷-纳米金刚石纳米复合镀层性能研究3.钴含量对电沉积镍-钴合金电沉积机理和力学性能的影响4.电沉积宽晶粒度分布纳米镍的组织结构与力学性能研究(英文)5.脉冲电沉积纳米晶镍沉积层的力学性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镍钴双金属硫化物制备及其电化学性能研究镍钴双金属硫化物制备及其电化学性能研究摘要：镍钴双金属硫化物(NiCoS)作为一种重要的非贵金属电催化剂，具有优异的电化学性能，可应用于水分解、氢气生成等领域。
本研究通过水热法制备了不同比例的NiCoS纳米颗粒，并研究了其电化学性能。
结果表明，合适的NiCoS组成能够显著提高其电化学活性，并显示出良好的长期稳定性。
本研究有助于深入理解NiCoS的电化学机理，并为其在能源转化和存储领域的应用提供了新的思路和机会。
1. 引言能源危机与环境污染问题正日益突出，因此，寻找高效、稳定的电催化剂用于能源转化和存储成为研究的热点。
贵金属催化剂，如铂(Pt)、钯(Pd)等，具有出色的电化学性能，但成本高、资源有限，限制了它们的大规模应用。
因此，研究低成本、高效的非贵金属电催化剂具有重要意义。
镍钴双金属硫化物由于其良好的催化活性和电导性，在水分解、氢气生成等领域展示出巨大的应用潜力。
本研究旨在合成NiCoS材料，并研究其电化学性能。
2. 实验方法2.1. 材料合成本实验使用水热法合成NiCoS纳米颗粒。
首先，将适量的硫粉溶解在去离子水中，并加热至80°C，形成硫溶液。
随后，将适量的氯化镍和氯化钴加入硫溶液中，并通过搅拌使其均匀分布。
将反应溶液转移到高压釜中，加热至180°C，并保持10小时。
最后，将反应产物冷却至室温，用去离子水洗涤并干燥，得到NiCoS纳米颗粒。
2.2. 电化学性能测试将制备的NiCoS纳米颗粒分散在适量的Nafion和异丙醇溶剂中，并超声处理30分钟。
将得到的混合物滴在玻碳电极上，待其完全干燥后，进行电化学性能测试。
使用三电极体系，在0.5 M硫酸溶液中测试NiCoS电催化剂的电化学性能。
参比电极和对电极分别采用饱和甘汞电极和铂片电极。
3. 结果与讨论通过改变硫溶液中的硫粉量，我们成功合成了不同比例的NiCoS纳米颗粒。
通过扫描电子显微镜(SEM)观察，发现NiCoS 纳米颗粒形貌均匀，粒径分布集中。
nico2o4纳米材料的制备1. 引言纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别范围内。
nico2o4纳米材料是由镍、钴和氧元素组成的氧化物纳米颗粒。
nico2o4纳米材料具有优异的电化学性能和磁性能，广泛应用于能源存储、催化、传感器等领域。
本文将介绍nico2o4纳米材料的制备方法及其在各个领域的应用。
2. nico2o4纳米材料的制备方法2.1. 水热法制备水热法是制备nico2o4纳米材料的常用方法之一。
具体步骤如下：1.将适量的镍和钴盐溶解在脱离子水中，得到溶液A；2.将适量的氧化剂加入溶液A中，搅拌均匀；3.将反应混合物转移到高压釜中，在恒温、恒压的条件下进行水热反应；4.反应结束后，将产物用去离子水洗涤、离心分离，得到nico2o4纳米材料。
2.2. 气相沉积法制备气相沉积法也是制备nico2o4纳米材料的一种常用方法。
具体步骤如下：1.准备镍和钴的金属有机前驱体溶液，并将其蒸发在加热的衬底上；2.将衬底放入高温炉中，在气氛中加热，使金属有机前驱体分解并沉积在衬底上；3.反复重复步骤2，直到得到所需厚度的nico2o4纳米材料。
2.3. 其他制备方法除了水热法和气相沉积法，还有其他一些制备nico2o4纳米材料的方法，如溶胶-凝胶法、热分解法等。
这些方法都有各自的优缺点，可以根据具体需要选择适合的制备方法。
3. nico2o4纳米材料的应用nico2o4纳米材料由于其特殊的结构和性质，在各个领域都有广泛的应用。
3.1. 能源存储领域nico2o4纳米材料作为电极材料应用于锂离子电池和超级电容器中，具有高容量和长循环寿命的特点。
其制备方法可以通过控制粒径和形貌来调控其电化学性能，进一步提高电池的能量密度和功率密度。
3.2. 催化领域nico2o4纳米材料作为催化剂在有机合成和环境保护等领域具有重要应用。
其特殊的结构和表面活性位点可以提供良好的催化活性和选择性，用于催化有机反应、废水处理等。
脉冲电沉积制备的纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能苏峰华;刘灿森【摘要】Nanocrystalline Co-Ni alloy coatings were prepared by direct current(DC),unipolar and bipolar pulse elec-trodeposition techniques.The surface morphology and surface roughness of the coatings were characterized with atomic force microscope(AFM)and a surface profile measurement system.The microhardness was measured on a MV-2T Vickers micro-hardness tester.The friction and wear properties of the coatings wear evaluated using a ball-on-disc tribometer and their worn surfaces were studied by SEM to illustrate their wear mechanisms.The results show that the morphology,hardness and the tribological properties of the nanocrystalline Co-Ni coatings are significantly affected by the electrodeposition tech-niques.DC electrodeposition results in the as-prepared Co-Ni coating having low surface roughness,low hardness,and the columnar crystal with big size.The Co-Ni coating produced by the bipolar pulse electrodeposition exhibits the highest hard-ness,the smallest surface roughness,and the columnar crystals with the smallest size.The wear resistance of the Co-Ni coating produced by the bipolar pulse electrodeposition is improved almost one order of magnitude when compared to the Co-Ni coating produced by DC eletrodeposition.The coating produced by DC eletrodeposition exhibits the severely adhesive and abrasive wear during the sliding process.However the coating produced by bipolar pulse eletrodeposition exhibits the slightly fatigueand abrasive wear.%采用直流电、单脉冲和双脉冲制备纳米晶钴-镍（Co-Ni）合金薄膜。
第1篇一、实验目的1. 学习并掌握钴酸镍的制备方法。
2. 了解钴酸镍的电化学性质。
3. 分析钴酸镍在电化学电池中的应用前景。
二、实验原理钴酸镍（NiCo2O4）是一种尖晶石型氧化物，具有优异的导电性和电化学活性，是超级电容器和锂离子电池的重要电极材料。
本实验采用化学沉淀法制备钴酸镍，并对其电化学性能进行测试。
三、实验材料与仪器材料：- 钴盐（Co(NO3)2·6H2O）- 镍盐（Ni(NO3)2·6H2O）- 氢氧化钠（NaOH）- 硫酸铵（(NH4)2SO4）- 水合肼（N2H4·H2O）- 硫酸（H2SO4）- 超纯水仪器：- 磁力搅拌器- 烧杯- 电子天平- 烧瓶- 真空干燥箱- 电化学工作站- 扫描电子显微镜（SEM）- 能量色散X射线光谱仪（EDS）- X射线衍射仪（XRD）四、实验步骤1. 溶液配制：- 称取一定量的钴盐和镍盐，溶解于超纯水中，配制成混合溶液。
- 将混合溶液与氢氧化钠溶液反应，生成钴酸镍沉淀。
2. 沉淀分离与洗涤：- 将沉淀物通过离心分离，用超纯水洗涤多次，以去除杂质。
3. 干燥与表征：- 将洗涤后的沉淀物在真空干燥箱中干燥，得到钴酸镍粉末。
- 利用SEM、EDS、XRD等手段对钴酸镍粉末进行表征。
4. 电化学性能测试：- 将钴酸镍粉末与导电剂（如碳黑）混合，制成电极。
- 利用电化学工作站对电极进行循环伏安法（CV）和恒电流充放电测试。
五、实验结果与分析1. 钴酸镍粉末的表征：- SEM图像显示，钴酸镍粉末呈球形，粒径分布均匀。
- EDS分析表明，钴酸镍粉末中钴、镍、氧元素的质量分数分别为24.76%、20.92%、54.32%。
- XRD分析表明，钴酸镍粉末具有尖晶石型结构，结晶度良好。
2. 电化学性能测试：- CV曲线显示，钴酸镍电极在0.1V~1.5V范围内具有明显的氧化还原峰，表明其具有良好的电化学活性。
- 恒电流充放电测试表明，钴酸镍电极的比容量为130mAh/g，循环稳定性良好。
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）03-0040-04Preparation and Properties of Electrodeposited Ni -Co Nanocrystalline AlloysCHI 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 2．2007年9月迟玉中，等：电沉积镍钴纳米合金的制备及性能·41·1.3 实验仪器PHS-3C型酸度计，天津市盛邦电器厂；VIS-723型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司分析仪器总厂；TDA-8002型恒温磁力搅拌器，山东嘉德仪器厂；2DA-10型直流整流器，河北省青县渤海整流器厂；JEOL6700F型扫描电镜，日本电子株式会社．1.4 Ni-Co 纳米合金的制备方法（1）将裁剪好的紫铜片先用10％的NaOH溶液进行去油污处理，然后依次用粒度为400、600、800目的金相砂纸打磨光滑，用盐酸溶液进行活化处理，然后用电工绝缘胶带把非工作面包裹好，露出1cm×1cm 的工作面，用电子天平称重，用作阴极镀片．（2）将称量好的硼酸移至100 mL烧杯中，加入40 mL沸水搅拌溶解，然后依次向烧杯中加入硫酸镍（NiSO4·6H2O）、硫酸钴（CoSO4·6H2O）、糖精等，用磁力搅拌器搅拌溶解．十二烷基硫酸钠需要单独溶解．十二烷基硫酸钠用10 mL沸水溶解后加入镀液中，搅拌均匀．（3）将溶解好的镀液在室温下冷却后用100 mL 的容量瓶定容，然后倒入100 mL烧杯中，用浓盐酸调节pH．将配制好的镀液放置在恒温磁力搅拌器上，加热至所需温度保持恒温，将万用电流表串联到电路中，用来监控电流大小，开始电沉积．（4）电沉积结束后，将阴极镀片从镀液中取出后用蒸馏水冲洗掉表面镀液，用电吹风的凉风挡将镀层表面吹干．将阴极镀片放置在表面皿中，待完全干后用电子天平称重．1.5 镀层性能测试1.5.1 镀层表面形貌采用JEOL6700F型扫描电镜观察镀层的表面形貌以及晶粒尺寸．1.5.2 结合力测试[5]将镀片在烘箱中加热到250 ℃，保温30 min，取出放入室温蒸馏水中，观察其表面是否起泡、剥落．1.5.3 镀层中钴含量测定[6]采用VIS-723型分光光度计，利用分光光度法测定镀层中的钴含量．分别量取0.25、0.5、1、2、3、4、5 mL的钴标准溶液放入标号为1—7的2 5mL容量瓶中，加入盐酸调节酸度为0.5 mol/L，用浓盐酸直接加入2.4 mL即可，再依次加入50％的硫氰酸钾5mL，摇匀，如有红色出现，说明有Fe2＋存在；加入0.2％的抗坏血酸至红色消失，再多加1 mL（无上述现象，此步骤可以跳过），然后依次加入10 mL的丙酮，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀、静置．用分光光度计测定1—7号容量瓶中溶液的吸光度，绘制标准曲线．用Origin 7.0软件对标准曲线进行处理，得到Co2+浓度和吸光度函数关系．用1∶1的硝酸溶液溶解镀层，定容于25 mL容量瓶中，测定溶液的吸光度，利用Co2+浓度和吸光度函数关系得到镀层中钴含量．2 结果与讨论2.1 有机添加剂对镀层的影响2.1.1 糖精的影响糖精对镀层中钴含量的影响如图1所示，可以看出，随着糖精加入量的增大，镀层中钴含量先是增加，当糖精加入量增加到2.5 g/L时镀层中钴含量达到最大，此后随着糖精量的增加钴含量下降．分析形成这种趋势的原因，糖精是电沉积镍基合金的初级光亮剂，其作用机理是通过在电极表面的吸附，增大了阴极极化，提高了沉积活化能，使形核起始电位负移，从而细化晶粒，提高表面的光亮度，但是糖精不能像“桥”一样，作为溶液中金属离子迁移到电极表面的媒介，也就是它不但不能作为电子传递的通道，反而与金属离子形成竞争吸附，随着其添加量的增大，反而覆盖了整个电极表面，使得金属在电极表面还原比较困难[6]．在实验中发现，糖精可以降低合金镀层的内应力，但添加量很少时，起不到降低镀层内应力的作用；添加量过多时则可能使镀层发脆．当糖精加入量为2.5 g/L时，镀层的外观质量最好，镀层致密、平整，呈银白色．图1糖精对镀层中钴含量的影响Fig.1Effect of saccharin on cobalt content ofNi-Co alloys plating2.1.2 十二烷基硫酸钠的影响十二烷基硫酸钠对镀层的影响如图2所示．十二烷基硫酸钠是一种阴离子型表面活性物质，能特性吸附在阴极表面，从而降低了电极与溶液间的界面张力，使溶液能很好地润湿电极表面，使氢气泡在电极·42·天津科技大学学报第22卷第3期上的湿润角减小，在尺寸很小时就离开电极表面，就这样可以降低氢气与钴还原析出竞争的趋势，防止或减轻镀层针孔的产生．当溶液中添加少量的十二烷基硫酸钠时，有利于钴离子在阴极表面的还原沉积，但十二烷基硫酸钠添加量较大时，相当于在阴极表面形成了一层厚的障碍物，反而阻碍了钴离子的还原反应[7]．从图中可以看出，随着十二烷基硫酸钠加入量的增大，镀层中钴含量先是增加，当十二烷基硫酸钠加入量增加到2.0 g/L时，镀层中钴含量达到最大，此后随着十二烷基硫酸钠量的增加钴含量下降．因此，最佳的加入量为2.0 g/L，此时镀层的外观质量最好．图2十二烷基硫酸钠对镀层中钴含量的影响Fig.2 Effect of sodium lauryl sulfate on cobalt content of Ni-Co alloys plating2.2 工艺条件对镀层的影响2.2.1 电流密度的影响电流密度对镀层中钴含量的影响如图3所示，由图3可以看出，随着阴极电流密度的增加，镀层中钴含量先是增加，当电流密度增加到40 mA/cm2时镀层中钴含量达到最大，此后随着电流密度升高镀层中钴含量反而下降．分析原因：沉积过程中，在外电流作用下，紧靠阴极表面溶液中的钴离子得到电子，被还原为金属沉积到阴极表面，因此，阴极表面溶液中的钴离子浓度远小于溶液本体中的浓度，随着电极反应的进行，溶液本体中钴离子不断扩散到阴极表面，以补充消耗掉的钴离子．当电流密度较低时，钴离子得到电子被还原为金属的速度小于溶液本体中钴离子扩散到阴极表面的速度，因而随着阴极电流密度的增加，镀层中钴含量呈增加趋势；随着电流密度的增加，外电流送到阴极的电子大量增加，钴离子得到电子被还原为金属的反应速度增加，当远大于溶液本体中钴离子扩散到阴极表面的速度时，紧靠阴极表面溶液中的钴离子得不到及时补充，此时电流密度再增加，镀层中钴含量反而下降．在溶液中存在有机添加剂稀土的情况下，当电流密度为40mA/cm2时，镀层呈银白色，表面致密、平整、光亮，并且没有麻点．因此，最佳的电流密度是40mA/cm2．图3电流密度对镀层中钴含量的影响Fig.3 Effect of current density on cobalt content ofNi-Co alloys plating2.2.2 pH 的影响当电流密度为40 mA/cm2时，pH对镀层中钴含量的影响如图4所示．在电沉积过程中，阴极上形成镀层的同时，常常伴随着氢气的析出，阻碍了钴的析出，pH越低，阴极析氢越严重，因此，当pH<3时，随着pH升高，镀层中钴含量增加，当pH=3时镀层中钴含量达到最大，此后随着pH 升高，阴极表面产生了较多的Ni(OH)2, 从而阻碍了钴的析出，镀层中钴含量下降．因此，最佳pH=3．图4pH对镀层中钴含量的影响Fig.4Effect of pH on cobalt content of Ni-Co alloys plating2.3 稀土钐对镀层的影响稀土钐对电沉积Ni-Co合金的研究[8]目前进行得较少．本实验在镀液中分别加入0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 g/L的Sm2O3, 观察稀土对镀层的影响．从图5可以看出，随着Sm2O3加入量的增大，镀层中钴含量先是增加，当Sm2O3加入量增加到0.4 g/L时镀层中钴含量达到最大，此后随着Sm2O3量的增加钴含量下降．从实验中观察到，加入稀土，镀层光亮，电流密度范围明显增宽，镀层结构更加紧密，结晶细化均匀．最佳的Sm2O3加入量是0.4 g/L，此时镀层呈银白色．受实验条件的限制，稀土钐对镀层的作用机理有待于进一步2007年9月 迟玉中，等：电沉积镍钴纳米合金的制备及性能 ·43·深入研究．图5 稀土钐对镀层中钴含量的影响Fig. 5 Effect of rare earth samarium on cobalt content ofNi -Co alloys plating2.4 镀层的微观形貌图6和图7是直流电沉积条件下获得的镍钴合金的扫描电镜照片．图6 存在添加剂时Ni -Co 合金的扫描电镜照片Fig. 6 SEM of Ni -Co alloys plating with additives图7 无添加剂时Ni -Co 合金的扫描电镜照片Fig. 7 SEM of Ni -Co alloys plating without additives从图中可以看出，当糖精、十二烷基硫酸钠、稀土的添加量分别为2.5 g/L 、2.0 g/L 、0.4 g/L 时镀层呈银 白色，表面致密、平整、光亮，并且没有麻点，外观质量最好，镀层微观晶粒尺寸细小，在纳米范围内．当溶液中无糖精、十二烷基硫酸钠、稀土等添加剂时，镀层晶粒粗大，不在纳米范围内． 2.5 镀层的结合力实验[5]镀片在烘箱中加热到250 ℃，保温30 min ，取出放入室温蒸馏水中，其表面无起泡、剥落现象发生，说明镀层与基体结合牢固．3 结 论（1）电流密度、pH 等工艺条件对电沉积Ni-Co 合金镀层的影响较大，在本实验条件下，最佳的工艺条件：电流密度40 mA/cm 2，pH=3． （2）添加剂对Ni-Co 合金镀层有一定的影响．加入稀土元素钐可使镀层光亮，电流密度范围明显增宽，镀层结构更加紧密，结晶细化均匀，最佳的加入量为0.4 g/L ；加入糖精、十二烷基硫酸钠等有机添加剂可明显改善镀层的外观质量，镀层平整、致密、呈现银白色光泽，最佳的加入量为糖精2.5 g/L 、十二烷基硫酸钠2.0 g/L ．（3）镀层的结合力实验中，镀层表面无起泡、剥落现象发生，镀层与基体结合牢固． 参 考 文 献:［1］ 武 刚, 李 宁, 杜明华, 等. 电沉积Co -Ni 合金镀层结构及硬度的研究[J]. 材料科学与工艺, 2002, 10（4）：420—423.［2］ 姚素薇, 刘 冰, 张卫国, 等. 电沉积Ni-Co 合金及其结构研究[J]. 电镀与精饰, 1996, 18（5）：7—10.［3］ 王凤娥.电沉积镍基合金的研究进展[J]. 稀有金属,1998, 22（5）：375—378.［4］ 屠振密, 韩书梅, 杨哲龙, 等. 防护装饰性镀层[M]. 北京：化学工业出版社, 1984.［5］ 欧阳鑫, 寿伯春, 朱金南, 等. 电镀工艺学[M]. 北京：科学普及出版社, 1984.［6］ 郑华军, 马淳安, 赵建权. 有机添加剂对电沉积Fe -Co -Ni合金的影响[J]. 电镀与环保, 2003, 23（1）：7—9.［7］ 郭鹤桐, 陈建勋, 刘淑兰, 等. 电镀工艺学[M]. 天津：天津科学技术出版社, 1985.［8］ 汪继红, 费锡明, 李 伟, 等. 稀土在电沉积镍-钴合金中的作用[J]. 化学研究与应用, 2003, 15（4）：535—537.。
