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电沉积锌织构是指通过电化学方法在特定晶面上沉积锌原子形成的有序结构。
在电沉积过程中，通过控制电流密度、电位、电解液成分以及沉积时间等参数，可以诱导锌原子在特定的晶面上优先沉积，从而形成高度取向的织构。
这种高度取向的织构有助于提高材料的力学性能和电化学性能。
为了获得具有特定织构的锌电极，研究人员会采取不同的策略来优化电沉积条件。
例如，通过在电解液中添加特定的添加剂，或者在沉积过程中施加外部磁场，可以诱导锌原子在某一晶面上优先排列。
此外，使用具有择优取向的模板或前驱体也可以帮助形成所需的织构。
电沉积锌织构在锌离子电池、可充电锌空气电池以及其他电化学设备中具有潜在的应用价值。
由于其高度取向的晶体结构，这类锌电极通常表现出更好的循环稳定性、更高的沉积/溶解效率以及更低的形貌变化。
这些特性对于延长电池寿命和改善整体性能至关重要。
因此，对电沉积锌织构的研究不仅涉及材料科学的基本问题，还关系到新能源存储技术的进步。
电镀是一种普遍应用于农业、工业、科技、交通、电子等各个行业以及日常生活用品中的科学工艺，电镀的产生不但让金属不易腐蚀，塑料制品更耐用，而且让这些制品的外表也更为美观，也正因为电镀产品具有的这些优良性能，在我们的周围，电镀产品几乎随处可见。
在人们的观念中，好的电镀产品应该是外表光滑润泽，表层均匀细腻，使用不褪色、不锈蚀、不易剥落。
为了提高电镀产品的性能和美观程度，在进行电镀的时候，经常需要加入一些添加剂提高产品的光滑度和光泽。
比如镀锌产品中，会经常使用到蓝锌钝化液、彩锌钝化液、黑色钝化液等，镀锌钝化液的作用顾名思义也是让产品不易与空气中的氧气发生作用，起到阻止氧化的效果。
使用蓝锌钝化液的添加增加了电镀件的蓝色亮光，而且，也让电镀产品的亮光更为均匀，提升产品的档次，当然对于增加电镀膜的坚固性和耐腐蚀性也起到了一定的作用，同时还会增加产品抗击碰撞能力。
彩锌钝化液，会增加镀锌层的光泽度，产品增加了耐腐蚀性，不容易刮花，不容易脱色，而且在镀锌件的色泽上也感觉更加艳丽。
黑色钝化液就是在产品表面形成一层黑色保护膜，产品外观上看起来更加高贵典雅。
当然这些电镀添加剂对操作的要求也是很高的，溶液的温度、浓度、PH都会影响到电镀效果，在操作过程中需要频繁地进行调整并且严格遵守操作规程。
电镀添加剂包括有机添加剂(如镀镍用的香豆素等)和无机添加剂(如镀铜用的镉盐)两大类。
早期所用的电镀添加剂大多数为无机盐类,随后有机物才逐渐在电镀添加剂的行列中取得了主导地位。
按功能分类,电镀添加剂可分为整平剂、光亮剂、润湿剂和应力消除剂等。
不同功能的添加剂一般具有不同的结构特点和作用机理,但多功能的添加剂也较常见,例如糖精既可作为镀镍光亮剂,又是常用的应力消除剂;并且不同功能的添加剂也有可能遵循同一作用机理。
电镀添加剂的作用机理金属的电沉积过程是分步进行的:首先是电活性物质粒子迁移至阴极附近的外赫姆霍兹层,进行电吸附,然后,阴极电荷传递至电极上吸附的部分去溶剂化离子或简单离子,形成吸附原子,最后,吸附原子在电极表面上迁移,直到并入晶格。
探讨锌酸盐镀锌工艺及常用镀锌添加剂的种类现代电镀网讯：一、锌酸盐镀锌工艺是否可以取代氰化物镀锌工艺碱性锌酸盐镀锌的开发为的就是替代氰化物镀锌工艺。
但是早期的碱性锌酸盐镀锌工艺由于添加剂的性能还不够好，存在主盐浓度低并且不易控制的缺点，同时当镀层镀得太厚时，其脆性增加，特别是不能用作烤漆底层使用，因为经高温烘烤时会出现起泡现象。
但是近年来随着碱性镀锌添加剂技术的进步，碱性镀锌的主盐浓度有了较大的提高，且可以镀厚和通过高温考验，有些性能甚至超过了氰化物镀锌，因此，现在锌酸盐镀锌已经可以取代氰化物镀锌。
以现在市场上流行的高性能锌酸盐镀锌工艺(ZN265添加剂)为例，以前开发的碱性无氰镀锌工艺，脆性大，无法镀得超过15μm厚镀锌层，也无法承受200℃左右数小时的除氢处理(容易鼓泡和起皮)。
而现在的新型镀锌工艺允许镀厚锌。
只要合理补加光亮剂，即可以实现镀锌层中压应力与张应力的平衡，可保证镀锌层厚度达到25μm而无脆性。
从应力实验的结果可看出，在25μm厚度时，制件仍可以任意弯曲而镀层不脱皮。
除了脆性得到了改善以外，镀层的分散能力也获得了较大的改善。
当电流密度在高电流区与低电流区相差20倍时(霍尔槽试片高区距边缘1.5cm，低区距边缘1.5cm，电流密度分别为8.60A/dm2及0.43A/dm2，如下图所示)，镀层厚度比为1.5倍，而氰化物镀锌层厚度比为4倍，酸性镀锌层厚度比为8倍。
ZN-265碱性锌酸盐镀锌分散性能霍尔槽试验因此，不管工件各个部位的电流密度有多大，ZN-265无氰镀锌液体均能得到一个较为固定的电镀速率，这就是说，即使在极其尖锐的边角部位都不会沉积过多的锌。
这就是因为添加剂使得这些部位的电流效率降低，同时也能防止这些部位镀层烧焦。
一、常用的镀锌添加剂的中间体有哪些由于镀锌添加剂的开发曾经是以取代氰化物镀锌为主，因此，现在流行的镀锌中间体是以秀于取代氰化物镀锌的碱性锌酸盐的添加剂中间体为主，所以常用的镀锌添加剂中间体如下：化学名：IME水性阳离子聚合物外观：淡黄色水溶液含量：约35%PH值：5.0～7.0溶解度(20℃)：水：任意比例；甲醇：任意比例用量：10～100mg/L应用：用于氰化物、碱性、无氰镀锌中，作为主光亮剂，常与BN-48、BPC-48/34配合使用。
水系锌离子电池的研究进展陈丽能;晏梦雨;梅志文;麦立强【摘要】Zinc ion battery, a new type of aqueous secondary batteries proposed in recent years, can deliver high en-ergy and high power density. Meanwhile, safe and efficient discharge processes, cheap and nontoxic electrode materi-als, and easy fabrication are the advantage of Zinc ion battery, showing great practical value and developmental pros-pects in the field of scale energy storage. In this paper, the development and exploration of aqueous zinc ion battery are reviewed. Also the advantages and challenges of the zinc anode are summarized. Moreover, this paper analyzed the electrochemical properties and reaction mechanism specifically. In addition, the development of cathode materials is predicted by analyzing the insertion and extraction of multivalent ions.%锌离子电池是近年来发展起来的一种新型二次水系电池,具有高能量密度、高功率密度、放电过程高效安全、电池材料无毒廉价、制备工艺简单等优点,在大型储能等领域具有很高应用价值和发展前景.本文综述了水系锌离子电池的研究进展,对金属锌作负极的优点和面临的处理问题进行总结,对已报导的正极材料中锌离子电池的电化学性能和反应机制进行分析,并通过分析目前多价离子的脱嵌特性对锌离子电池正极材料的发展进行预测.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】10页(P225-234)【关键词】水系锌离子电池;正极材料;高功率密度;能量储存;综述【作者】陈丽能;晏梦雨;梅志文;麦立强【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TQ15能源和环境是当今人类生存与社会发展必须应对的两个重大问题, 随着煤炭石油等化石资源的枯竭和环境的日益恶化, 发展太阳能、风能和水能等可再生能源已经成为全球性趋势[1-2]。
5硫酸锌溶液的电解沉积原理（2）5.2.2阴极过程5.2.2.1在工业生产条件下，锌电积液中含有Zn2+50～60g/L和H2SO4120-180g/L。
如果不考虑电积液中的杂质，则通电时，在阴极上仅可能发生两个过程。
（1）锌离子放电，在阴极上析出金属锌：Zn2++2e=Zn φ?(18)=―0.763V (18)(2)氢离子放电，在阴极上放出氢气：2H++2e=H2 φ?(19)=0.000V (19)在这两个放电反应中，究竟哪一种离子优先放电，对于湿法炼锌而言是至至关重要的。
从各种金属的电位序（见表4―4）来看，氢具有比锌更大的正电性，氢将从溶液中优先析出，而不析出金属锌。
但在工业生产中能从强酸性硫酸锌溶液中电积锌，这是因为实际电积过程中，存在由于极化所产生的超电压。
金属的超电压一般较小，约为0.03伏，而氢离子的超电压则随电积条件的不同而变。
塔费尔通过实验和推导总结出了超电压与电流密度的关系式，即著名的塔费尔公式：ηH=a+blgD K式中ηH——氢的超电压，a——常数，即电极上通过单位电流密度时的超电压值，随阴极材料、表面状态、溶液组成和温度而变；b——；只随电解液温度而变。
D k——阴极电流密度。
因此，电积时可创造一定条件，由于极化作用氢离子的放电电位会大大地改变，使得氢离子在阴极上的析出电位值比锌更负而不是更正，因而使锌离子在阴极上优先放电析出。
这就是锌电积技术赖以成功的理论依据。
5.2.2从以上分析可见，氢的超电压在锌电积实际生产中具有重要意义。
根据塔费尔公式，影响氢在阴极析出的超电压的主要因素有：由塔费尔公式可见，a值改变，氢的超电压就改变，即氢的超电压随阴极材料而定。
表5—1列出了在不同金属阴极上析出氢的超电压值。
从表中可以看出，在不同金属的阴极上氢析出超电压值相差较大。
大体上可分为三类：高超电压金属：Pb、Cd、Hg、T1、Zn、Sn；中超电压金属：Fe、Co、Ni、Cu、Au。
文章编号：1001-3849（2012）03-0023-05添加剂在锌电沉积中的行为研究进展
刘建华，郭忠诚，陈步明，石凤浜（昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093）
摘要：锌电解沉积过程中使用添加剂是必不可少的。但是如何合理使用添加剂，发挥添加剂的最大功效，一直是研究人员关注的焦点。主要从添加剂的作用机理、加入量及加入方式等方面综述了近些年添加剂对锌电沉积影响的研究。为寻找与电解液相配的最佳组合添加剂，完善锌电沉积过程而提供参考。关键词：添加剂；锌电沉积；阴极锌；质量中图分类号：TQ153．15文献标识码：A
收稿日期：2011-09-09ResearchProgressoftheAdditivesBehaviorinZincElectrowinning
LIUJian-hua，GUOZhong-cheng，CHENBu-ming，SHIFeng-bang（SchoolofMetallurgicalandEnergyEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kun-ming650093，China）
Abstract：Additivesarerequisiteintheprocessofzincelectrowinning．However，thefocusofresearchersisconcentratedonhowtheadditivesarereasonablyappliedwiththeirgreatesteffect．Inthispaper，effectsoftheadditivesonzincelectrowinningarereviewedfromthemechanism，dosageandadditionmethodinrecentyears．Finally，theoptimalcombinationofadditivesmatchedwiththeelectrolyteandtheimprovingsuggestionsforthezincelectrowinningprocesscouldbefounded．Keywords：additive；zincelectrowinning；cathodezinc；quality
引言全球每年将近700万吨锌是通过传统的湿法炼锌工艺即焙烧→浸出→净化→电沉积→熔铸生产的［1］。随着现代工业的发展，对金属质量要求严
格，为了达到良好的经济技术指标，减少劳动强度，改善工作环境，获得结构致密，表面光滑，杂质含量少的优质锌，加入合适的添加剂是有效措施［2］。在
锌电沉积过程中，添加剂的选择及加入量的控制是影响阴极锌质量的重要因素。添加剂在电解液中可以控制镀锌层表面形貌和细化晶粒大小［3］。近年来添加剂在锌电沉积过程中的作用备受关注［4］。添加剂的作用原理，根据电离理论［5］在不可逆的电沉积过程中，离子放电电位方程：φZn2+/Zn=φθZn2+/Zn－ηH2（1）φH+/H2=φθH+/H2－ηZn（2）从（1）、（2）离子放电电位方程式看出，在锌的电解沉积过程中通过极化作用增大氢离子的放电电位才能使锌离子在阴极上优先于氢离子放电析出。添加剂可以起到增大氢的超电压，抑制氢的放
·32·2012年3月电镀与精饰第34卷第3期（总228期）电，促进电沉积的顺利进行。锌电沉积时选取添加剂一般遵循的原则［6］，要有良好的稳定性，不向阴极板的电沉积锌中引入杂质；良好的水溶性，便于溶入电解液；良好的吸附性，有较大的吸附电位空间，增大电极电位，促进锌的沉积；结构简单，便于获得。1添加剂的分类添加剂的分类方法很多，根据对阴极极化电位的影响将添加剂分为两大类［7］，第一大类是单一添加剂，包括a．增加阴极极化作用较大的添加剂；b．增加阴极极化作用较小的添加剂；c．对阴极极化基本无影响的添加剂；第二大类为复合添加剂，按添加剂作用不同［8］分为a．动物胶、甲酚或萘酚等；b．为碳酸锶、碳酸钡及水玻璃等；c．主要以酒石酸锑钾为主；d．是降低酸雾的皂角粉、丝竹石及大豆饼等。本文为了分析方便按其作用不同主要分为五类。第一类改善阴极锌物理质量的添加剂，如动物胶，磺酸盐及β-萘酚等，其主要作用可以使析出锌层平整、光滑和致密；第二类提高化学质量的添加剂，如碳酸锶、碳酸钡等；第三类使析出锌易于剥离的添加剂主要以吐酒石（或酒石酸锑钾）为主；第四类降低酸雾的添加剂如皂角粉、丝竹石及大豆饼等；第五类其它添加剂。2添加剂的行为2．1第一类添加剂第一类添加剂主要以动物胶和析出锌表面活性物质（磺酸盐，β-萘酚）为代表，此类添加剂有助于改善阴极锌物理质量。动物胶是以动物的皮、骨或筋等为原料，将其中所含的胶原经过部分水解、萃取和干燥制成的蛋白质固形物。按产品的精制程度分为骨胶和明胶。骨胶是一种蛋白质［9］，经常被用作锌电沉积的添加剂。它的分子式一般用H2NCHRCOOH表示。工业生产中加入胶类物质主要是为了改变沉积物的表面形貌、减少枝晶生长，使沉积物结晶致密、表面光滑［10］。锌电沉积的阴极反应为：
Zn2++2e－=Zn↓（3）其电极电位φθZn2+/Zn=－0．76V。由于胶质吸附
于阴极表面，Zn2+要沉积，必须通过这层胶质才行。依据爱德-格鲁兹定律NZn=aexp（－b/η
2）（4）
式中：NZn为晶核生成速度，晶格个数/（s·cm－3）；a为常数，晶核个数/（s·cm－3）；b为常数，V2；η为
极化超电压，V。可知，阴极表面的胶质使极化超电压增大，晶核生成速度增大，超过晶体的成长速度，这样形成的结晶将会变得细密。但是添加剂的量仍靠目测或经验判断，使得波动大，不好控制［11］。因此，在锌
电沉积时加入适量骨胶，可使阴极锌结构平整致密。李仕雄等［12］研究了阴极过电位与骨胶的关系，指出随着骨胶质量浓度的增加，阴极过电位增加，表明骨胶能使锌电沉积反应电化学极化增加，从而得到致密电沉积锌。并且，当电解液中骨胶质量浓度为0．01～1．00g/L时，提出了用阴极过电位控制添加剂质量浓度的方法。颜炜［13］在研究湿法炼锌中电解过程添加剂的选择时，指出保持牛胶质量浓度在10～15mg/L电解液组成是比较理想的。马立明［14］结合实验与生产实践经验阐述骨胶对锌电沉积的影响，增加阴极的活化超电压；增加氢的超电压和抑制氢的析出；减少阴极锌的反溶，并指出可将骨胶加入量与析出锌质量比为0．2‰～0．5‰。王新志等［5］在锌电沉积过程中添加剂对阴极的影响，系统详细地分析了骨胶的加入量、加入时间和加入方式。并进一步将骨胶加入量缩小范围到与析出锌质量比为0．2‰～0．3‰；还分析了骨胶加入量的利弊和要控制好骨胶加入的时间，一般将加胶的时间选在装槽2h以后；分析了骨胶加入的方式，一种是直接往电解槽入液端加入，另一种是在进电解槽之前设集中槽，将胶先溶化后均匀加入电解槽内。黄娟等［15］研究了骨胶加入量对锌电沉积的影响，结果表明在一定条件下骨胶加入量为与析出锌质量比为0．1‰～0．3‰时，可以使阴极锌表面光滑
·42·Feb．2012PlatingandFinishingVol．34No．3SerialNo．228致密，当骨胶加入量与析出锌质量比超过0．3‰时阴极锌表面粗糙。通过动电位扫描测极化曲线和连续电解实验得出随着骨胶质量浓度的增加，阴极沉积物质量渐趋改善，添加0．12g/L骨胶时可得致密平整光滑的阴极沉积物［6］。当加入0．5g/L骨胶时，沉积物更加致密，但与0．12g/L时相比已差别不大。并对为获得致密、平整阴极沉积物而应控制的适当阴极过电位，以及温度对添加剂作用效果的影响进行了研究。戴祖源和D．J．Mackinnon［16-17］对电解液为氯化物水溶液的锌电沉积中的添加剂进行研究，分别得出50mg/L和30mg/L的骨胶可改善阴极沉积物质量的结论。S．E．Afifi等［18］在研究明胶对Jκ为2．5A/dm2硫酸锌溶液电沉积的影响时，用扫描电子显微镜（SEM）观察沉积物的表面形态，发现当添加2mg/L明胶，在Jκ为2．5A/dm2时，沉积物表面有较少的孔洞的分节六角塔形结构，而当Jκ为40A/dm2时，所得沉积物极细，在SEM下显示一种天鹅绒似结构。2mg/L明胶是合理的添加剂质量浓度。LianaMuresan等［19］采用旋转圆盘电极对硫酸锌电解液中添加动物胶进行电化学测量，研究结果表明，动物胶有利于阴极极化、提高电沉积锌的质量。A．E．Alvarez等［20］分析了在0．1mol/LZnSO4，0．5mol/LNa2SO4溶液中，锌在高热解石墨上的沉积过程的第一步，添加剂为明胶。结果表明，电解过程中，热解石墨表面会覆盖一层明胶膜，降低了成核速率。析出锌表面活性物质主要包括亲水性表面活性物质（磺酸盐）和疏水性表面活性物质（β-萘酚）。有助于改善阴极锌的物理质量。磺酸盐又分为烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐。磺酸盐在水中易离解，离解出磺酸根阴离子与Zn2+形成络合阳离子（R-SO3Zn2+或R-C4H4-SO3Zn2+），放电迟缓而引起阴极极化增加，晶格成长变慢，使阴极析出锌平整细化，从而改善其物理质量［13］。马春等［8］在研究热镀锌渣电解精炼中添加剂时经过连续电解发现，十二烷基苯磺酸钠有细化晶粒的作用。随着添加量增加，表观质量变差，故不宜作ZnCl2-NH4Cl-H2O体系的添加剂。A．M．Alfanta-zi［21］等对木质磺酸钠对锌电沉积的影响做了研究，
结果表明加入小于0．003%的木质磺酸钠对锌电沉积的电流效率、过电位没有太大影响，也不会影响电沉积锌的质量。李永佳［22］通过对十二烷基苯磺酸钠对阴极沉积物表面形貌影响分析，发现添加了十二烷基苯磺酸钠后，阴极沉积物的形貌得到了较大的改善。所以要根据不同的溶液体系控制添加剂苯磺酸钠的加入量及加入方式，有效改善和抑制极板疏松多孔的现象，从而改善阴极锌的物理质量。β-萘酚属于疏水性表面活性物质，在阴极表面上吸附形成薄膜，引起阴极极化增加，晶格成长变慢，使阴极析出锌平整、光滑、致密。2．2第二类添加剂
第二类添加剂主要是碳酸锶和碳酸钡，作用是可以提高阴极锌的化学质量（主要是控制铅含量），降低溶液中Pb2+浓度，减少析出锌中铅含量。其原理是在酸性条件下，碳酸锶转变为溶解度更小的硫酸锶，与硫酸铅晶格结构、大小相近，易形成类质同晶（SrSO4+PbSO4）而共沉淀。其化学反应方程式：SrCO3+SO42－+2H+→SrSO4+CO2+H2O（5）屈伟光［1］详细分析了碳酸锶的用量和使用方法，认为碳酸锶的消耗量依据不同的厂家而定，大部分厂家生产1000kg锌要消耗0．5～2．0kgSrCO3。由于SrCO3需稳定均匀加入才能得到最佳
