超声电沉积Ni-CoZrO2复合镀层电化学研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.11.011超声电沉积Ni-Co/ZrO2复合镀层的电化学研究张翔博，王一雍，金辉，刘香琳（辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁鞍山114051）摘要：在氨基磺酸盐溶液中，采用共沉积技术制备Ni-Co/ZrO2镀层。借助电化学方法，通过阴极线性扫描和计时电流测试，研究镀层电结晶初期共沉积行为和电化学反应过程，探究镀层成核模型；对镀层的表面形貌、微观结构进行表征。结果表明，Ni-Co/ZrO2镀层共沉积电位大约在-0.80V左右；镀层的形核/生长过程符合受扩散控制的Scharifker-Hill瞬时成核模型；镀层表面均

2、一致密，晶粒细小。关键词：复合镀层；循环伏安；瞬时成核；表面形貌中图分类号：TB33文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）11-0000-00ElectrochemicalStudyonUltrasonicElectrodepositedNi-Co/ZrO2CompositeCoatingZHANGXiang-bo,WANGYi-yong,JINHui,LIUXiang-lin(SchoolofMaterials&Metallurgy,UniversityofScienceandTechnologyLiaoning,Anshan,114051,Liaoning,C

3、hina)Abstract：Ni-Co/ZrO2coatingwaspreparedinsulfamatesolutionbycodeposition.Bymeansofelectrochemistry,codepositionbehaviorandelectrochemicalreactionprocessinearlystageofelectrocrystallizationofcoatingwerestudiedbycathodiclinearscanningandchronoamperometrytest.NucleationmodelofNi-Co/ZrO2coatin

4、gwasexplored.Surfacemorphologyandmicrostructureofcoatingwerecharacterized.TheresultsshowthatcodepositionpotentialofNi-Co/ZrO2coatingisabout-0.80V,andnucleation/growthprocessofcoatingisconsistentwithScharifker-Hilltransientnucleationmodelcontrolledbydiffusion.SurfaceofNi-Co/ZrO2coatingishomoge

5、neousandcompactwithfinegrainandgoodthermalstability.Keywords：compositecoating;cyclicvoltammetry;instantaneousnucleation;surfacemorphology复合材料因其硬度高、抗氧化、耐高温、热稳定性好的特点引起了人们广泛关注[1-2]。镍钴合金是应用广泛的高温合金，其物理化学性能优于纯金属镀层，不仅可用作防护装饰性镀层，还可以用作工程材料，已广泛应用于石油化工、船舶制造、机械与冶金等领域。通过电沉积技术在水溶液中制备Ni-Co合金是经济可行的方法[3]。电沉积过

6、程中，通过在电解质溶液中添加固体纳米粒子作为增强相制备出晶粒更加细小、且性能更加优越的复合镀层也获得了广泛研究[4]。通过电沉积方法制备Ni-Co基复合镀层的电解液体系有氯化物体系、硫酸盐体系和氨基磺酸盐体系等。镀层制备过程中的溶液组成、主盐离子浓度、溶液温度和pH以及电流密度等因素都可影响复合镀层的性能。对电沉积过程进行电化学研究，了解金属离子在电结晶过程中的电化学行为，进而通过改变电沉积参数，调控沉积层微观组织结构，精确控制镀层物理化学性能，具有重要的理论意义和实用价值[5]。本文在氨基磺酸盐体系中，通过电沉积技术制备以ZrO2为增强相的Ni-Co基镀层，利用循环伏安、计时电

7、流等电化学分析测试方法，探究电结晶行为，分析成核过程，并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析镀层的表面形貌和微观结构。1试验1.1Ni–Co–ZrO2复合电镀工艺采用纯铜板作为阴极，电镀面积9cm2，镍板为阳极。电沉积之前先用不同目次的砂纸将基底打磨光滑，然后分别使用无水乙醇和低浓度稀盐酸进行清洗和表面活化，置于去离子水中用超声清洗，然后进行电镀。镀层制备在300mL电镀槽中进行，超声发生装置为电脑智能温控低温超声波合成萃取仪（XH-2008DE型）。电沉积工艺参数：氨基磺酸镍8