离子液体电沉积Ni-Fe及Ni-Ti合金的研究

发布时间：2018-03-14 16:24

  本文选题：离子液体　切入点：Ni-Fe合金　出处：《昆明理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：镍合金作为防护装饰性镀层被广泛应用于钢铁等材料的表面来提高其耐腐蚀性能。传统的镍合金电镀主要是在水溶液无机盐体系中进行,但是普遍存在工艺复杂,成本高等问题。离子液体作为一种新型电解质,在其中已经电沉积出多种金属及合金,然而采用离子液体作为电解质电沉积Ni-Fe和Ni-Ti合金在国内外却鲜有报道。本文采用ChCl-urea-NiCl2-FeCl3和[Bmim]Cl-EG-NiCl2-TiCl4离子液体作为电解质电沉积得到Ni-Fe和Ni-Ti合金,并对其沉积行为、镀层成分、相结构、形貌和耐腐蚀性能进行分析。在ChCl-urea-NiCl2-FeCl3离子液体中通过电化学测试发现,由于Ni的生成,诱导Fe(Ⅱ)进一步被还原生成Fe0发生欠电位沉积,实现了Ni-Fe合金共沉积；在以玻碳电极为工作电极时,Ni、Fe和Ni-Fe合金的成核属于扩散控制下的三维瞬时形核。在[Bmim]Cl-EG-TiCl4离子液体中,Ti(Ⅳ)最终只能被还原成Ti(Ⅱ),不会有金属钛生成,然而在[Bmim]Cl-EG-NiCl2-TiCl4离子液体中,由于Ni的生成,诱导Ti(Ⅱ)进一步被还原生成Ti0发生欠电位沉积,从而实现了Ni-Ti合金的共沉积。通过研究电流密度、FeCl3浓度、温度等电解参数对沉积层成分、电流效率和形貌的影响得出以下结论：Ni-Fe合金中的Fe含量随着电流密度和FeCl3浓度的增加而增加,随着温度的升高而降低；电流效率随电流密度、FeCl3浓度和温度的增加呈现先增大后减小的趋势；随着电流密度、FeCl3浓度和温度的增加,沉积层颗粒由针状逐渐长大成球形颗粒,当电流密度为4 mA/cm 2,温度为348K, NiCl2浓度为0.1 mol/L, FeCl3浓度为0.15 mol/L时,获得的Ni-Fe合金镀层形貌最致密；镀层的组成主要为FeNi3固溶体和Ni,当Fe含量超过24.89 at%时,还存在Fe0.64Ni0.36合金相。Ni-Ti合金的电沉积实验表明,超过一定厚度Ti-Ni合金镀层不会随着沉积时间的增加而变厚,反而会逐渐脱落,最终导致合金镀层变薄。通过对镀层进行XPS分析可知,由于金属钛的化学性质比较活泼,镀层表面的Ti被氧化成Ti02,Ni部分被氧化成Ni203。Ni-Fe合金耐腐蚀实验表明,Fe含量对Ni-Fe合金镀层耐腐蚀性能影响较为显著,随着Fe含量的增加,Ni-Fe合金的耐腐蚀性能先增大后减小,Fe含量为24.89 at%的Ni-Fe合金镀层耐蚀性能最好,其耐蚀性要优于纯镍镀层。
[Abstract]:Nickel alloy as a protective decorative coating is widely used in the surface of steel and other materials to improve its corrosion resistance. Traditional nickel alloy electroplating is mainly carried out in aqueous solution inorganic salt system, but the process is generally complex. As a new type of electrolyte, ionic liquids have been electrodeposited into many metals and alloys. However, the electrodeposition of Ni-Fe and Ni-Ti alloys using ionic liquids as electrolyte is rarely reported at home and abroad. In this paper, Ni-Fe and Ni-Ti alloys are obtained by electrodeposition of ChCl-urea-NiCl2-FeCl3 and [Bmim] Cl-EG-NiCl2-TiCl4 ionic liquids. The morphology and corrosion resistance were analyzed. It was found by electrochemical test in ChCl-urea-NiCl2-FeCl3 ionic liquids that Fe (鈪，

本文编号：1611992