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29 Ni-Co-Y2O3复合涂层的电化学沉积及成核/生长机理

发布时间:
2019/01/30 16:35
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这篇由辽宁科技大学等的研究学者完成,讨论Ni-Co-Y2O3复合涂层的电化学沉积及成核/生长机理的论文,发表在二区重要期刊《Materials》,影响因子:2.467。

近年来,微波化学仪器用于材料合成的研究工作已经成为科学研究的热门方向,受到广大学者的极大关注!


摘要

采用超声辅助电化学沉积技术,在酸性氨基甲酸盐溶液中制备了Ni-Co合金和Ni-Co-Y2O3复合涂层。采用线性扫描伏安法(LSV)、计时安培法(CA)和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了共沉积复合镀层的成核/生长过程。

LSV结果表明,纳米Y2O3粒子与Ni-Co基体的加入使初始沉积电位向正电位方向移动,阴极极化降低。对于这两种涂层,成核/生长过程大致符合Scharifker-Hill瞬时成核模型。与Ni-Co合金相比,当−1.05V(vs.SCE)和−1.20V(vs.SCE)之间时,复合材料的成核参数(包括活性形核中心(N0)和成核速率(A)较高。观察到的AFM图像与实验曲线的成核参数(采用Marquardt-Levenberg算法)吻合较好。

EIS测试表明,在电沉积过程中,复合材料的电荷转移电阻较低。纳米Y2O3粒子在基体中的加入改变了涂层的择优取向,形成了更均匀、致密、晶粒更细的镀层。


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图1/4↑

图2/4↑

图3/4↑

图4/4↑


结论

采用超声辅助电沉积技术,在酸性氨基磺酸电解液中成功制备了Ni-Co合金和Ni-Co-Y2O3复合镀层。线性扫描伏安(LSV)曲线表明,纳米Y2O3颗粒在电解质中的加入降低了沉积过电位。CA曲线表明,当瞬态电位为负值时,成核速率增加,纳米Y2O3粒子的加入加速了Ni2和CO2的成核过程。拟合结果与实验曲线吻合较好。两种涂层在不同时间沉积的AFM图像与计算的拟合数据吻合较好。EIS测试表明,复合材料的电荷转移电阻低于合金,用ZVIEW 3.1的等效电路和计算数据可以为EIS曲线提供良好的参考。纳米y2O3粒子在基体中的加入改变了择优取向,产生了更加均匀和紧凑的结构。

 

 


祥鹄仪器在本论文中的使用过程

采用标准的氨基磺酸盐水溶液电沉积Ni-Co-Y2O3复合镀层.镀液由蒸馏水和分析级纯化学物质组成:Ni(NH2SO3)2·4H2O 80g/L,Co(NH2SO3)2·4H2O 16g/L,H3BO3 40g/L,纳米-Y2O3颗粒10g/L(图1,平均粒径约50 nm,透射电子显微镜(TEM),(Jem-2100)采用纯镍片(99.99%)作阳极,用纯铜(99.99%)作阴极,表面为1cm2。电沉积前,用不同的砂砾砂纸(400、800、1200)对工作面进行抛光,然后在蒸馏水中洗涤,在5%盐酸溶液中活化10s。在电沉积过程中,采用高频直流电源(PS-618型)在3A/DM2处施加电流密度。在300 mL镀液中,温度为40±2◦C,pH值为4±0.2。采用XH-2008DE型智能控温超声合成萃取器(XH-2008DE)对温度进行了维护,并在沉积过程中提供了35 kHz的100 W超声波功率。