磁电化学沉积技术研究进展
电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展张静1，2，贺业亨1，王晶晶1，夏博文1，赵秦峰1，王延飞1，余颖龙1，邵晨熠1，龙川1（1 中国石油石油化工研究院，北京 102206；2 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院，北京 102249）摘要：在“碳达峰、碳中和”的目标下，绿氢成为极具前景的清洁能源。
碱性电解水制取绿氢技术商业化程度最高，但由于析氧反应（OER ）动力学过程缓慢且需要较高的过电位，成为制约电解水电极效率的主要瓶颈。
商业电解槽中广泛使用的镍网或泡沫镍电极的OER 性能仍有很大提升空间，在其上复合镍基催化功能层，开发新型高活性的析氧电极有利于提高电极效率，降低制氢成本。
电沉积技术具有工艺简单、条件温和、利于放大生产自支撑电极的优势，成为工业化生产OER 电极的理想工艺之一。
本文综述了近年来利用电沉积技术制备的镍基析氧电极并用于碱性电解水的研究进展。
采用电沉积技术在镍网或泡沫镍基底上制备镍（氢）氧化物、双金属及多元金属以及非金属掺杂的镍基催化剂作为催化功能层，通过增强催化功能层的电导率及金属间的协同作用、增加活性位点数量、减小扩散路径以及改变表面原子构型等方式提高镍基自支撑电极的OER 性能。
最后，展望了镍基自支撑电极在电解水领域的应用，同时指出了电沉积法制备电极材料存在的挑战。
关键词：电解；制氢；催化剂；镍基自支撑电极；析氧反应；电沉积法中图分类号：TQ151.1 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6239-12Research progress on nickel-based oxygen evolution electrode preparedby electrodeposition for alkaline water electrolysisZHANG Jing 1，2，HE Yeheng 1，WANG Jingjing 1，XIA Bowen 1，ZHAO Qinfeng 1，WANG Yanfei 1，YU Yinglong 1，SHAO Chenyi 1，LONG Chuan 1(1 Petrochemical Research Institute of PetroChina, Beijing 102206, China; 2 College of Chemical Engineering andEnvironment, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China)Abstract: Under the goal of “peak carbon dioxide emissions, carbon neutral ”, green hydrogen has become a promising clean energy source. The technology of producing green hydrogen by alkaline electrolysis of water has the highest degree of commercialization, but because of the slow kinetic process of oxygen evolution reaction (OER) and the high overpotential, it has become the main bottleneck restricting the efficiency of electrolytic water electrode. There is still much room to improve the OER performance of nickel mesh or nickel foam electrode widely used in commercial electrolytic cells. It is beneficial to improve the electrode efficiency and reduce the cost of hydrogen production by compounding nickel-based catalytic functional layer on it and developing new high-activity oxygen evolution electrode. Electrodeposition technology has the advantages of simple process and mild conditions, which is beneficial to scale up the production of self-supporting electrodes, and has become one of the ideal综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0067收稿日期：2023-01-13；修改稿日期：2023-04-25。
电化学沉积技术在材料制备中的应用
电化学沉积技术在材料制备中的应用电化学沉积技术是一种基于电化学原理的材料制备方法，通过在电解质溶液中施加电压，利用电流将金属或合金沉积在电极表面。
该技术广泛应用于材料工程领域，如薄膜制备、纳米材料合成、合金制备和电化学传感器等。
本文将介绍电化学沉积技术在材料制备中的应用，并探讨其优势和潜在挑战。
一、薄膜制备电化学沉积技术是一种常用的薄膜制备方法，可以制备出具有良好光学、电学和磁学性能的薄膜材料。
例如，通过调节沉积参数和电解液成分，可以制备出具有各向同性或各向异性的金属薄膜。
这些金属薄膜在光电子器件、传感器和光学涂层等领域具有广泛的应用。
二、纳米材料合成电化学沉积技术还可用于纳米材料的合成和制备。
通过控制沉积过程中的电流密度和电解液成分，可以制备出尺寸可控的纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
这种方法简单易行且成本较低，因此在纳米科学和纳米技术领域备受研究者的关注。
例如，利用电化学沉积技术可以合成出高度吸附性的纳米材料，用于环境污染物的处理和废水处理。
三、合金制备电化学沉积技术还可用于合金的制备。
通过调节电流密度和电解液组成，可以在电极表面实现金属的合金化反应，得到具有不同成分和结构的合金材料。
这些合金具有优异的力学性能和化学稳定性，在航空航天、汽车制造和微电子器件等领域具有广泛应用。
四、电化学传感器电化学传感器是一种基于电化学原理的传感器，通过测量电流、电位或电荷等参数来检测和分析目标物质。
电化学沉积技术可以用于制备和改性传感器电极材料，提高传感器的灵敏度和稳定性。
例如，通过在电化学传感器的电极表面沉积金属或合金材料，可以增加电极的活性表面积，从而提高传感器的检测灵敏度。
尽管电化学沉积技术在材料制备中具有广泛的应用前景，但仍存在一些挑战。
首先，沉积过程中的电解液成分和参数需要精确控制，以获得所需的材料性能。
其次，电化学沉积技术对电极表面的几何形状和材料性能有一定要求，因此需要优化电极设计和制备工艺。
此外，沉积速率较低，生产效率较低，对于大规模制备仍需改进。
电沉积法制备多孔金属材料的研究
电沉积法制备多孔金属材料的研究随着科学技术的不断发展和创新，许多新的制备材料的方法也随之涌现。
其中，电沉积法是一种非常重要的制备技术，它可以利用电化学原理在电极表面上制备各种材料。
多孔金属材料是一类具有很好性能的新兴材料，在很多领域都有广泛的应用前景。
本文将阐述电沉积法制备多孔金属材料的研究进展和方法。
一、多孔金属材料的研究现状多孔金属材料是指表面或内部具有微孔和介孔的金属材料。
这种材料相较于传统的普通金属材料，具有更大的比表面积和更好的吸附性能等优点，因而在光催化、电催化、电极等领域有广泛的应用。
以光催化为例，多孔金属材料由于其多孔的结构，在提高催化剂利用率的同时，也能够提高反应速率和稳定性。
因此，多孔金属材料在新能源、环境保护、生命医学等领域中都有着很大的应用前景。
二、电沉积法制备多孔金属材料的基本原理电沉积法是一种通过电极表面的化学反应，在电极表面沉积金属或合金的方法。
其基本原理是利用电化学原理，在外场的作用下，将无机离子从电解质中沉积在电极上，从而形成所需的材料。
在制备多孔金属材料时，电沉积法可通过控制电极电位、电流密度和电解液的成分和条件等参数，调整所沉积的金属材料的孔径大小、形貌和分布等特征，从而达到制备所需的多孔金属材料的目的。
三、电沉积法制备多孔金属材料的制备步骤（1）电解液溶液制备电解液是电沉积法制备多孔金属材料时不可忽略的一个重要参数。
具体来说，它需要提供必要的金属离子，同时还要满足调节电极电位、控制沉积速率和影响孔径大小等多重作用。
因此，电解液的选择对于制备多孔金属材料来说至关重要。
（2）电极材料选择电极材料的选择直接影响多孔金属材料的品质和形态。
以普通的铜箔为例，酸性电解液可以使其表面产生空洞；而碱性电解液中，即使使用铜颗粒作为电极，也无法实现孔径的控制。
因此，在选择电极材料的过程中，需要考虑其特性和适用性，并对不同电解液的特殊适应性进行测试。
（3）电化学条件的控制在电沉积制备多孔金属材料时，电化学条件的控制也是十分关键的一点。
电化学储能技术的研究进展
电化学储能技术的研究进展简介：电化学储能技术是一种重要的新能源技术，其基本原理是通过电化学反应储存电能，并在需要时将其释放。
电化学储能技术具有高能量密度、快速响应、长寿命和环保等优势，已成为解决清洁能源储存问题的重要手段。
一、锂离子电池技术锂离子电池是目前应用最广泛的电化学储能技术之一。
其优点在于高能量密度、长循环寿命、低自放电率以及充电速度快等。
该技术的研究主要涉及电解质、电极材料、电极结构等方面。
1.电解质电解质是锂离子电池中的主要组成部分。
研究表明，采用高电导率和稳定性的溶液型电解质，可以有效提高锂离子电池的性能，同时也可以降低电解质在长时间使用后的分解、漏液等问题。
2.电极材料电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素。
正极材料的选择对电池的能量密度和使用寿命有着重要的影响。
目前，采用的正极材料主要有锂钴酸盐、锂镍酸盐和锂铁酸盐。
负极材料则主要选用碳材料。
3.电极结构电极结构包括电极厚度、孔结构、颗粒大小等方面。
研究表明，适当控制电极结构可以有效提高锂离子电池的性能，延长其使用寿命。
二、钠离子电池技术钠离子电池是近年来发展壮大的电化学储能技术之一，其优点在于成本低廉、钠资源丰富等。
研究表明，钠离子电池与锂离子电池类似，采用的电解液、电极材料等也存在相似之处。
1.电解质钠离子电池的电解质一般采用无水有机溶剂，或是含钠盐的水电解液。
需要注意的是，在含钠盐的水电解液中，可能存在钠离子和水分子发生反应，产生氢气等问题。
2.电极材料钠离子电池的正极材料一般采用钠金属氧化物或是钠盐。
负极材料则选用钨酸铁等金属氧化物。
研究表明，采用钠离子电池所选用的电极材料可以达到良好的电化学性能。
3.电极结构钠离子电池与锂离子电池一样，电极结构的设计也对其性能有重要的影响。
研究表明，适当控制电极结构可以提高钠离子电池的循环性能和功率密度。
三、超级电容器技术超级电容器是一种新型的电化学储能技术，其能量密度相对于传统锂离子电池较低，但功率密度很高。
电化学沉积法制备薄膜材料
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6.4、金属多层膜的巨磁阻效应 Park等制备的Co/Cu多层膜，室温下的磁阻 比达65%， 4· 7k时可达到115%。Bird等人 利用电沉积的方法制备的Co-Cu/Cu多层膜 的磁阻比为55%。利用电化学沉积的方法 还可以制备fe-Cu、NiFe/Cu、Ag/Co、 Co/Pt等具有巨磁阻效应的纳米金属多层膜。
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2、电化学沉积机理分析
阴极还原沉积机理 阳极氧化沉积机理
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2.1、阴极还原沉积机理 阴极沉积是把所要沉积的阳离子和阴离子 溶解到水溶液或非水溶液中，同时溶液中 含有易于还原的一些分子或原子团，在一 定的温度、浓度和溶液的pH值等实验条件 下，控制阴极电流和电压就可以在电极表 面沉积出所需的薄膜。
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恒电压法是将电解时的电极电压恒定在某一 值，使镀液中一种金属离子发生电化学还原 而析出；当电极电压恒定在另一值时，镀液 中另一种金属离子还原析出。如此交替改变 电压，以形成金属多层膜。
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3.2、单槽法和双槽法 按沉积设备不同，电沉积方法分为双槽法、 单槽法。双槽法是在含有不同电解质溶液的 电解槽中交替电镀得到多层膜的方法。 现在，多层膜的制备大都采用单槽法。单槽 法是将两种或几种活性不同的金属离子以合 适的配比加入到同一电解液中，控制沉积电 位或电流，使其在一定范围内周期性变化， 得到成分和结构周期性变化的膜层。
6.3、超导性 R.Bhattacharya等人在Ni、Ag或表面沉积 100nm厚Ag的MgO、ZrO2单晶三种基体材 料上，制备出了Y-Ba-Cu-O氧化物膜，该氧 化物中金属含量的质量比例大致为 w(Y):w(Ba):w(Cu)=1.0∶2.0∶3.5。研究 发现，该氧化物具有良好的超导性，其超 导温度为74~91 K。另外，K A Richardson 等在银基体上电化学沉积出Bi-Sr-Ca-Cu-O 和Ti-Pb-Sr-Ca-Cu-O等超导氧化物薄膜。
电化学储能技术及其材料研究进展
电化学储能技术及其材料研究进展近年来，随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，电化学储能技术备受关注。
电化学储能技术是指利用电化学反应将能量转化存储起来，并在需要时释放能量的一种技术。
它在电动汽车、可再生能源储存以及移动通讯设备中有着广泛的应用。
本文将从电化学储能技术的原理、材料研究进展以及未来发展趋势等方面进行探讨。
电化学储能技术的原理是基于电化学反应的能量转化和储存。
电化学储能系统主要由电极、电解质和隔膜等组成。
在充电过程中，电化学反应使得电流通过电解质，在正极电极中储存电荷。
在放电过程中，反应逆转，电荷从正极流向负极释放能量。
其中，电极材料是决定电化学储能性能的关键因素。
常见的电极材料包括锂离子电池中的碳材料、锂硫电池中的硫材料、钠离子电池中的硒材料等。
在锂离子电池中，碳材料是最常用的负极材料，具有优异的循环稳定性和安全性能。
同时，通过控制碳材料的结构和表面修饰等方法，可以进一步提高电池的容量和循环寿命。
对于正极材料，很多研究聚焦于提高材料的比容量和减少容量衰减。
传统的锂离子电池正极材料如钴酸锂、镍酸锂等，在容量和稳定性上存在局限。
因此，研究人员转向新颖的正极材料，如锁态化合物和多元化合物等。
这些新材料的研究为锂离子电池的性能提升提供了有益的途径。
除了锂离子电池，锂硫电池也是一种备受关注的电化学储能技术。
锂硫电池具有高能量密度和低成本的优势，被认为是下一代电池技术的潜在候选者。
然而，锂硫电池在可充放电循环寿命和电导率方面仍存在问题。
近年来，通过引入纳米材料、多孔材料和导电添加剂等方法，研究人员取得了显著的进展。
这些方法可以提高锂硫电池的能量密度、循环寿命和电导率，推动该技术向商业化发展。
钠离子电池作为锂离子电池的替代技术，受到了越来越多的关注。
钠离子电池具有丰富的资源、低成本和高比容量的优势。
然而，钠离子电池的研究相对较少，与锂离子电池相比，还存在很多挑战需要克服。
例如，电解质的选择、电极材料的设计和稳定性等问题都需要进一步研究。
电化学沉积技术在材料制备中的应用
电化学沉积技术在材料制备中的应用近年来，电化学沉积技术在材料制备中得到了广泛的应用。
这种技术利用电流通过电解液引导金属离子在电极表面沉积形成新材料，具有制备过程简单、成本低廉、工艺可控等优点，成为材料科学领域的研究热点之一。
电化学沉积技术可以用于制备各种类型的材料，如金属、合金和化合物。
其中，最常见的就是金属沉积。
通过调节沉积参数，可以获得不同厚度、结构和形貌的金属膜。
这些金属膜在电子器件、光电子器件和化学传感器等领域有着广泛的应用。
除了金属，电化学沉积技术还可以用于制备合金材料。
合金可以通过控制沉积工艺中的电位和电流密度比来调节其成分和组织结构。
例如，可以通过调整沉积电位和电流密度比来制备镍铁合金。
镍铁合金具有优异的磁性和耐腐蚀性能，广泛应用于电子产品和航空航天领域。
此外，电化学沉积技术还可以用于制备化合物材料。
化合物材料具有多种功能和性能，如光催化、传感和电化学储能等。
通过电化学沉积技术，可以制备出具有高度结晶性和纳米结构的氧化物、硫化物和氮化物等化合物材料。
这些材料在环境治理、能源转换和电子器件等领域有着广阔的应用前景。
除了制备不同类型的材料，电化学沉积技术还可以制备复合材料。
复合材料是由两种或多种不同材料的组合而成，具有独特的力学、热学和电学性能。
通过调节沉积条件，可以将纳米颗粒、纳米线和纳米片等纳米材料沉积在基底上，从而制备出具有纳米结构的复合材料。
这些复合材料在材料科学和工程领域的应用前景巨大。
在现代材料科学中，电化学沉积技术还被用于制备纳米结构材料。
纳米结构材料是一类具有尺寸在纳米级别的材料，其特殊的光、电、磁等性质使其在传感器、催化剂和生物医学领域有着广泛的应用。
通过电化学沉积技术，可以在电极表面获得纳米结构的金属、合金和化合物等材料。
然而，电化学沉积技术在材料制备中也存在一些挑战和难题。
首先，沉积过程中需要精确控制电流密度和沉积电位，以获得所需的材料性能。
其次，电沉积工艺对电解液的选择、配方和适应性要求较高。
《钐钴合金纳米管的电化学调控和磁性能研究》范文
《钐钴合金纳米管的电化学调控和磁性能研究》篇一一、引言随着纳米科学技术的迅速发展，合金纳米管作为新型功能材料受到了广泛的关注。
特别是钐钴合金纳米管，以其独特的物理和化学性质在诸多领域展现出巨大的应用潜力。
本文将重点研究钐钴合金纳米管的电化学调控及其对磁性能的影响，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。
二、钐钴合金纳米管的制备与表征1. 制备方法钐钴合金纳米管的制备主要采用电化学沉积法。
通过控制沉积条件，如电流密度、沉积时间等，实现对纳米管形貌和尺寸的调控。
2. 结构表征利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对钐钴合金纳米管进行结构表征。
结果表明，制备得到的钐钴合金纳米管具有较高的纯度和良好的结晶性。
三、电化学调控研究1. 电化学性能测试采用循环伏安法（CV）和恒流充放电测试等方法，研究钐钴合金纳米管的电化学性能。
通过改变电位、电流等参数，观察其对电化学性能的影响。
2. 电化学调控机制通过分析电化学性能测试结果，发现钐钴合金纳米管的电化学性能与其表面状态密切相关。
在一定的电位和电流条件下，可以通过改变表面状态来调控其电化学性能。
这种调控机制对于优化钐钴合金纳米管的应用性能具有重要意义。
四、磁性能研究1. 磁性测试利用振动样品磁强计（VSM）对钐钴合金纳米管的磁性能进行测试。
通过改变温度、磁场等条件，观察其对磁性能的影响。
2. 磁性能分析分析测试结果发现，钐钴合金纳米管具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力。
此外，其磁性能还受到电化学调控的影响。
通过调整电化学参数，可以实现对钐钴合金纳米管磁性能的调控。
这种磁性能的可调性使得钐钴合金纳米管在磁性材料领域具有广阔的应用前景。
五、应用前景与展望钐钴合金纳米管因其独特的电化学和磁性能，在能源、生物医学、传感器等领域具有广泛的应用潜力。
通过电化学调控，可以实现对钐钴合金纳米管性能的优化，进一步拓展其应用范围。
未来，可以在以下几个方面开展研究：1. 进一步优化制备工艺，提高钐钴合金纳米管的产量和纯度；2. 深入研究电化学调控机制，为实现对钐钴合金纳米管性能的精确调控提供理论依据；3. 探索钐钴合金纳米管在能源转换、生物传感器、药物输送等领域的应用，推动相关领域的发展。
磁性材料的制备与性能研究
磁性材料的制备与性能研究磁性材料在现代科学与技术领域具有广泛的应用，从电子设备到医疗器械，都离不开磁性材料的支持。
因此，对磁性材料的制备与性能进行研究具有重要的价值。
本文将介绍磁性材料的制备方法以及常见的性能研究方法。
一、磁性材料的制备方法1. 传统制备方法传统的制备方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、球磨法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的化学方法。
通过适当的温度和时间控制，能够获得具有良好磁性的材料。
2. 非传统制备方法随着科技的进步，非传统的制备方法也逐渐应用于磁性材料的制备中。
例如，电化学沉积法利用电流在电极上沉积金属离子，制备出具有特殊磁性的材料。
激光熔凝法则通过高能激光的作用下将粉末熔化成为块体材料。
这些方法不仅能够制备出具有良好磁性的材料，还能够控制其形貌和结构。
二、磁性材料的性能研究方法1. 磁性测试方法磁性测试是研究磁性材料性能的基础。
目前常用的磁性测试方法包括霍尔效应测试、磁化率测试、磁滞回线测试等。
霍尔效应测试可以测量材料的导电性和磁场强度之间的关系。
磁化率测试用来研究材料的磁化程度。
磁滞回线测试则可以反映材料的磁化和退磁的过程。
2. 结构分析方法结构分析方法用来研究磁性材料的晶体结构和化学组成。
常用的结构分析方法有X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等。
X射线衍射可用来确定样品中的结晶相和晶体结构参数。
SEM和TEM则可以观察材料表面形貌和内部结构。
3. 动力学研究方法动力学研究方法用来研究磁性材料在外加场中的行为。
其中，磁共振是常见的一种研究方法。
磁共振可以通过对材料施加高频磁场，然后测量其回应信号来研究材料的磁性。
此外，还可以利用超导量子干涉仪等方法来研究材料的动力学性质。
总结：磁性材料的制备与性能研究是一个复杂而重要的领域。
通过传统和非传统的制备方法，可以制备出各种具有不同性能的磁性材料。
而通过磁性测试、结构分析和动力学研究等方法，能够全面了解材料的磁性行为和性能特征。
化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展
化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展摘要：SiC纳米线具有优良的物理、化学、电学和光学等性能在光电器件、光催化降解、能量存储和结构陶瓷等方面得到广泛应用。
其制备方法多种多样其中化学气相沉积法（CVD)制备SiC纳米线因具有工艺简单、组成可控和重复性好等优点而备受关注。
近年来在化学气相沉积法制备SiC纳米线以及调控其显微结构方面取得了较多成果。
采用Si粉、石墨粉和树脂粉等低成本原料以及流化床等先进设备,通过化学气相沉积法制备出线状、链珠状、竹节状、螺旋状以及核壳结构等不同尺度、形貌各异的SiC纳米线并且有的SiC纳米线具有优良的发光性能、场发射性能和吸波性能等,为制备新型结构和形貌的SiC纳米线及开发新功能性的SiC纳米器件提供了重要参考。
目前,未添加催化剂时利用气相沉积法制备的SiC纳米线虽然纯度较高但存在产物形貌、尺度和结晶方向等可控性差;制备温度较高和产率相对较低的问题。
而添加催化剂、熔盐以及氧化物辅助可明显降低SiC纳米线的制备温度提高反应速率以及产率但易在SiC 纳米线中引入杂质。
将来应在提高SiC纳米线的纯度、去除杂质方面开展深入研究;还应注重低成本、规模化制备SiC纳米线的研究采用相应措施调控SiC纳米线的显微结构以拓宽SiC纳米线的应用领域。
本文综述了目前国内外采用化学气相沉积制备SiC纳米线的方法分析总结了无催化剂、催化剂、熔盐以及氧化物辅助等各种制备方法的优缺点并对未来的研究进行展望,期望为SiC纳米线的低成本、规模化制备和应用提供理论依据。
引言：SiC纳米线因具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等而表现出独特的电、磁、光、热等物理和化学性质。
同时SiC纳米线还具有优异的力学性能、抗腐蚀性、耐热性以及耐高温氧化性等，使其在复合材料和陶瓷材料的强化增韧中起重要作用调以及吸收性能好，可有效改善材料的场发射性能、催化性能、电化学性能及微波吸收性能等l1。
多功能性的SiC纳米线成为极具广泛应用潜力的理想新型材料。
电化学沉积铁钴镍
电化学沉积铁钴镍：制备高性能磁性材料的新途径电化学沉积铁钴镍是一种新兴的制备高性能磁性材料的途径，具有许多独特的优点。
这篇文章将详细介绍这种方法的原理、优缺点以及应用，以及如何在实验室中进行电化学沉积铁钴镍的操作。
一、电化学沉积铁钴镍的原理电化学沉积铁钴镍是利用外加电压，将含铁、钴、镍等离子体系中的离子沉积在电极表面形成金属沉积层的过程。
铁钴镍合金的合金成分可以通过控制沉积电位、电流密度、电解液配方等参数进行调节，从而得到不同成分比例的沉积层。
二、电化学沉积铁钴镍的优缺点1. 优点：电化学沉积铁钴镍具有制备成本低、制备高质量合金沉积层的优点。
采用该方法可以得到均匀、致密、高结晶度的合金沉积层，该层具有较高的磁饱和度、矫顽力和导电性能，可以应用于储能、传感、通讯等领域。
2. 缺点：由于电化学沉积铁钴镍是一种溶液过程，影响沉积质量的因素较多，需要经过长时间的调节和实验才能得到合适的沉积条件。
此外，该方法在大规模工业应用上仍存在一定技术难度。
三、电化学沉积铁钴镍的应用1. 储能材料：铁钴镍合金沉积层可以应用于电池等储能材料的阳极材料。
由于高磁性、高储能密度和良好的导电性能，铁钴镍合金沉积层可以显著提高电池的性能和寿命。
2. 传感器：铁钴镍合金沉积层可以应用于磁传感器和磁存储器等领域。
由于其高矫顽力和高磁饱和度等优良磁学性能，铁钴镍合金沉积层可以提高传感器的灵敏度和响应时间。
四、电化学沉积铁钴镍的实验操作1. 制备电解液：电解液的成分和配比对于沉积质量和成分的调节十分重要。
一般采用氯化铁、氯化钴、氯化镍等盐酸盐体系，也可添加添加剂如表面活性剂来提高沉积速率和质量。
2. 调节电析参数：电位和电流密度的调节可以控制沉积层的厚度和成分比例。
一般设计一组工艺参数进行电沉积实验，调节电位在-1.2V～-1.5V之间，电流密度约为5～30mA/cm2，沉积时间为1～3h。
总之，电化学沉积铁钴镍作为一种新型材料制备方法，具有诸多优点和应用前景，同时也存在一定的制备难度。
磁场作用下的电沉积技术研究现状
电沉积技 术 是 以待 镀 材 料作 阴极 ，利 用镀 液 中金 属 离子在 阴极 表 面放 电还原 而获得 一层 金属 层 。 阴极 表 面 的电沉 积反 应过程 包 含镀 液离 子传 质 、电化 学反 应 、新 相生 成过 程等 。在基体 材料 上 镀上 一层 金属 ，可 显著 提高 基体 材料 的耐 蚀性 、耐 磨 性 、抗 高温 氧化性 、导 电性 、反 光性 和催 化性 ，并 起 到增 进 美 观 的作 用 。 电沉 积 技 术 具 有 操 作 简 便 、工艺 成 本低 、工 艺柔 性 好 等 一 系列 优 点 ，因而 广 泛应 用 于表 面工程 、零 件成 型 、新材料 制 备等 领 域 Ｌ１ ］。２０世 纪 ７０年代 ，科 研 人 员尝 试 在 电沉 积 过 程 中施加 磁 场 ，结 果 发 现沉 积 过 程 中产 生 了一 系 列独 特现 象 ，在 当时 引起 了国 内外 的极 大关 注 ， 之 后 ，该 技 术 得 到 快 速 发 展 ，逐 步 形 成 横 跨 电 磁 学 、电化学 和 材 料 科 学 领 域 的一 门新 兴 的交 叉 学 科— —磁 电 化 学 （ｍａｇｎｅｔｏ－ｅｌｅｅｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）＿３ ｊ。 ２０世 纪 ９０年 代 ，超 导 体 强 磁 场 的 研 制 使 强 磁 场 下 电化 学研 究 得 到 快 速 发 展［５－￣３。磁 电化 学 技 术 主 要利 用磁 场 与 电场 交互 作用 产 生 的洛仑 兹力及 磁 化力 、磁流 体 动力 、磁吉 布斯 自由能等 对 电镀液 分 散性 、稳定 性 、镀液 性质 、电极 粒 子传质 过程 、离 子 运 动 、电 化 学 反 应 、镀 层 表 面 状 态 及 金 属 原 子 形 核 、结 晶 、长大 及 晶粒 取 向等 过 程 有一 定 影 响 ，从 而 可改善 镀 层 的 结构 、形 貌及 性 能 ］。 由 于外 加
电化学沉积技术在光催化材料制备中的应用研究
电化学沉积技术在光催化材料制备中的应用研究概述光催化材料以其独特的能量转换和催化性能在能源转换、环境治理和有机合成等领域展现出巨大的潜力。
在光催化材料制备中，电化学沉积技术作为一种绿色、可控、高效的方法，已经成为研究人员们的关注焦点。
本文将介绍电化学沉积技术在光催化材料制备中的应用及其研究进展。
电化学沉积技术简介电化学沉积技术是通过电化学反应在电极表面沉积物质的方法。
其基本原理是利用外加电位在电解液中引发电极材料的氧化还原反应，从而在电极表面生成目标材料。
相比其他制备方法，电化学沉积技术具有反应可控性高、成本低廉、结构多样性等优点，因此在光催化材料制备中得到广泛应用。
电化学沉积技术在光催化材料制备中的应用1. 直接制备光催化材料通过电化学沉积技术可以直接在电极表面沉积金属氧化物、金属硫化物等光催化材料。
这种方法不仅能够在电极表面实现均匀分布，还能够调控材料的形貌和尺寸。
例如，利用电化学沉积技术可以在导电基底上定向沉积氧化锌纳米线阵列，从而增强光催化材料对光的吸收，并提高催化效率。
2. 合成复合光催化材料电化学沉积技术还可以用于合成复合光催化材料。
通过调控电极材料和沉积条件，可以将不同的材料结合在一起，形成具有协同催化性能的复合材料。
例如，通过电化学沉积技术可以在钛基板上沉积二氧化钛纳米颗粒，并通过改变沉积条件引入其他金属或半导体材料，形成复合光催化材料，提高催化性能。
3. 调控光催化材料性能电化学沉积技术还可以通过调控沉积条件，控制光催化材料的结构和性能。
例如，在电化学沉积过程中可以调控电位、电流密度、电解液配比等参数，从而控制光催化材料的晶型、晶粒大小、表面形貌等特征。
这种方法使得研究人员能够根据实际需求定制光催化材料，满足特定应用场景的要求。
研究进展及挑战目前，电化学沉积技术在光催化材料制备中已取得了一些重要研究进展。
例如，已经开发出了一些新型电化学沉积设备和方法，实现了对材料沉积过程的更好控制。
电化学储能技术的研究进展与展望
电化学储能技术的研究进展与展望随着能源消耗的不断增加和环境污染的加剧，探索新的清洁能源储存方式变得越来越迫切。
电化学储能技术因其高效、环保、低成本的特点，成为当前研究热点。
本文将探讨电化学储能技术的研究进展与展望。
一、电化学储能技术概述众所周知，能源消耗是保持社会经济稳定和发展的基础之一。
但是，传统的化石能源消耗不仅会释放大量的温室气体造成环境污染，而且外部原料供应的短缺和价格波动也对能源的安全性和可持续性产生了极大的影响。
鉴于此，人们开始研究并探索新型的清洁能源储存方式，其中电化学储能技术成为最受关注的方向。
电化学储能技术是指将能量转化为化学热能，并将其储存在电荷分离材料中。
通过外部电流的作用，储存的化学热能被再次转化为电能释放出来，实现能量的转化和储存。
不同的电化学储能技术有不同的特点和适用范围，下面将讨论其中几种技术。
二、电化学储能技术的分类及研究进展1. 铅酸电池铅酸电池是一种成熟的电化学储能技术，被广泛应用于汽车和UPS电源等领域。
其优点在于功率密度较高，且成本低廉。
然而，它的寿命短，维护成本高，因此在市电电池等需求使用寿命较长的场合不适用。
近年来，人们对铅酸电池进行了改良，开发出具有较好性能的AGM铅酸电池和电池组。
2. 锂离子电池锂离子电池由于高能量密度，长寿命，安全性好等优点被广泛应用于行业和消费领域。
其电子移动过程由锂离子的扩散来完成。
锂离子电池的性能与其内部结构和材料相关。
随着对锂离子电池材料和结构的深入研究，锂离子电池的性能逐渐优化和提升，且应用范围不断扩大。
但是，其成本较高，使用涉及到部分稀缺金属，回收和再利用将面临较大的挑战。
3. 钠离子电池钠离子电池是一种新型的电化学储能技术，其电子移动过程由钠离子的扩散来完成。
相较于锂离子电池，钠离子电池使用更加环保，因其所需要的钠更加丰富且廉价。
但就目前而言，其走向市场仍有一定难度。
4. 燃料电池燃料电池将化学能转化为电能的过程中，不仅无污染源，还具有高效、低噪声和低排放等特点。
电化学沉积铁钴镍
电化学沉积铁钴镍
电化学沉积铁钴镍是一种常用的表面处理技术，通过在金属基底上沉积铁、钴和镍合金来提高金属表面的性能。
这种技术在电子、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用，可以有效提高材料的硬度、耐蚀性和磨损性能。
电化学沉积铁钴镍的过程是在电解质溶液中利用外加电流将铁、钴、镍离子还原成金属沉积在基底表面。
这一过程主要包括两个反应：阳极反应和阴极反应。
在阳极处，金属离子释放出电子形成金属原子，而在阴极处，金属离子接受电子还原成金属沉积在基底表面。
通过控制电流密度、温度、PH值等条件，可以调节合金的成分和结构，从而获得不同性能的镀层。
铁钴镍合金具有优异的磁性能和耐蚀性，因此在电子领域广泛应用于磁头、传感器等器件的制造。
钴的加入可以提高合金的硬度和耐磨性，镍的加入可以提高合金的耐腐蚀性。
因此，铁钴镍合金在航空航天和汽车领域也得到了广泛的应用，用于制造高强度、耐腐蚀的零部件和结构件。
在实际应用中，电化学沉积铁钴镍的工艺参数对镀层的性能有着重要影响。
合适的电流密度可以获得均匀致密的镀层，而过高的电流密度则容易导致气孔和裂纹的产生。
适当的温度和PH值可以提高沉积速度和镀层的结晶度，从而改善镀层的性能。
此外，添加适量的添加剂如柠檬酸、硫酸等也可以改善镀层的质量。
总的来说，电化学沉积铁钴镍是一种有效的表面处理技术，可以获得具有优异性能的合金镀层。
随着材料科学的发展，电化学沉积技术将会得到进一步的改进和应用，为各个领域的材料加工提供更多选择和可能。
电化学沉积制备ZnO
• 电化学沉积法（ECD） 简单的说电化学反应是在电极(电子导体) 和溶液(离子导体)界面上进行的电能和化学能 相互转化的反应。根据溶液体系以及工艺条件 的不同，ZnO薄膜的生长机理也不完全一致。 从电化学电极过程来分，目前可分为阴极还原 理论和阳极氧化理论两种假说。
• 本文采用的电化学沉积法制备薄膜的优点突出 如下：
4. 结果和讨论
• 4.1 实验步骤2 所述的恒电流预电化学活 化处理是关键的一步, 它能够有效地改善ZnO 薄膜的光学质量。 其原理是: 在阴极恒电流工作模式下, 先 使电沉积溶液中的Zn2+离子在ITO 基体表面还 原成金属锌纳米颗粒, 作为进一步形成ZnO 薄 膜的诱导层, 这一诱导层能够使ZnO 晶粒均匀 成核并生长, 从而有效地改善了ZnO 的成膜质 量。通过这种预活化处理后制备的ZnO 薄膜肉 眼观察有光泽且透明性好。未经过这种预活化 处理而直接用步骤3制备的ZnO 薄膜则表面粗 糙, 呈乳白色不透明。
图6中插图表示入射激光强度略 大于抽运阈值强度条件下的发射谱。 宽的自发辐射峰从375~415 nm, 因 而可以推断在激光抽运条件下形成 的循环光谐振腔的不同选模作用导 致了上述峰值波长的不同。
ZnO薄膜的研究进展
• 片状晶体 • 管状晶体：管状结构由于其高的孔隙率和大 的比表面积，受到越来越多研究者的关注。 现文献报道电沉积制备ZnO管状的方法有两种， 其一是直接电沉积一步法制备，其二是两步 法，即把柱状中间腐蚀成管状。 • 纳米柱/纳米线晶体：一维ZnO纳米结构有独 特的光电性能,在激光、场发射、光电子器件 等领域有新的潜在应用前景。
既可以沉积金属薄膜，又可以制取非金属薄膜， 且成膜速率快，同一炉中可放置大量基板或工件； 电化学沉积法对于形状复杂的表面或工件的深孔、 细孔等都能均匀覆膜；由于成膜温度高，反应气体、 反应产物和基体的相互扩散，使膜的残余应力小，附 着力好，且膜致密，结晶良好； 另外，EVD是在高饱和度下进行的，成核密度高， 且沉积中分子或原子的平均自由程大，这些都有利于 形成均匀平滑的薄膜。
电池和电化学储能技术的研究进展
电池和电化学储能技术的研究进展近年来，随着清洁能源的快速发展，电池和电化学储能技术作为清洁能源的重要组成部分，备受关注。
通过不断的研究和创新，电池和电化学储能技术在能源领域得到了广泛的应用和发展。
本文将对电池和电化学储能技术的研究进展进行总体性的介绍。
一、锂离子电池目前，锂离子电池是电池领域的主流。
其中，以磷酸铁锂电池和三元材料电池为代表的锂离子电池在电动汽车、移动通信、电子产品等领域得到了广泛的应用。
相比较于磷酸铁锂电池，三元材料电池在能量密度、功率、寿命等方面更占优势。
因此，近年来，越来越多的研究人员将目光投向了三元材料电池。
在三元材料电池的研究中，不断有新型材料的出现。
例如，钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、锂钴酸、氧化钴等。
其中，锂钴酸被广泛应用于电子产品和移动通信领域，能量密度高，但寿命不长。
氧化钴则可以用于锂离子电池高功率领域，提高锂离子电池充放电性能。
此外，在锂离子电池的研究中，其电解质也是重要的组成部分。
传统的液态电解质不仅存在着燃烧易爆等安全隐患，同时在高低温环境下，也会降低电池的性能。
因此，固态电解质成为了电解质的研究热点之一。
除了传统的多元氧化物，近年来，多孔芯片和聚合物电解质也越来越受到关注。
二、锂硫电池锂硫电池作为下一代高能量密度电池，目前也得到了广泛研究。
其理论比容量高，可达到4000mAh/g以上，是锂离子电池的3倍以上。
同时，锂硫电池也有着更长的寿命和更低的成本。
在锂硫电池的研究中，硫正极和锂负极是其重要组成部分。
传统的硫正极材料具有颗粒间接触和充放电过程中的多相反应等问题，导致其循环性能较差。
因此，在硫正极材料的研究中，无序碳和金属硫化物是研究的热点之一。
此外，在锂硫电池的研究中，电解质的稳定性和导电性也是关键问题。
固态电解质可以有效解决其安全隐患，但在导电性和稳定性方面还需要进一步的研究。
三、钠离子电池钠离子电池与锂离子电池有着相似的离子交换过程和反应机理，但由于钠离子电池中钠离子重量较大，其活化催化剂、氧化还原反应中间体等方面的研究更加困难。
超临界电化学沉积技术的研究进展
而 在超 临界 流体 技术 中 ， 以二 氧 化碳 作 为 载 体 的超 临
界 流体 （ 简称 Ｓ Ｆ Ｃ 其 工 作 温 度 为 ３ ℃， 力 为 Ｃ —Ｏ ） １ 压
ｄｕ ｉ ｅ ｅ ｕｌｉ ｎ ｉ ｕ ｒ ｒｔｃ ｌｃ ｒ ｎ ｄ ｏｘ ｄｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ａ ｉ ｅ ｅ ｓ ｍ ｍ ａ ｉｅ ｎｃｕｄ ｎｇ ｐｒ ｅ ｓ ｐ — ｃ ｖ ｍ ｓｏ ｎ ｓ ｐｅ ｃ ｉｉａ ａ ｂｏ ｉ ｉ ｌ ｃ ｒ ｐｌ ｔｎｇ ｗ ｒ ｕ ｒｚ ｄ ｉ ｌ ｉ ｏｃ ｓ ａ
超 临 界 电 化 学 沉 积 技 术 的 研 究 进 展
８ ３
超 临 界 电 化 学 沉 积 技 术 的 研 究 进 展
Ｔｈ ｏ ｒ ｓ ｆＥ１ ｃ ｒ ｐ ａ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｅ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｅ ｔ ｏ ｌ ｔｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ Ｓｕ ｅ ｃ ｉｉａ ｕ ｄ ｐ ｒ ｒｔｃ ｌＦｌ ｉ ｓ
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雷卫 宁 刘 维桥 曲宁松。 王江 涛 ， ， ， （ １江 苏技术 师 范学 院 材 料技 术 与工程研 究 所 ，江苏 常 州 ２ ３ ０ ； １ ０ １ ２南京航 空 航天 大学 机 电学 院 ， 南京 ２ ０ １ ） １ ０ ６
Ni-Co磁性薄膜的电化学沉积及磁性能
Ni-Co磁性薄膜的电化学沉积及磁性能
曹颖;葛洪良;卫国英;余云丹;楼俊尉;孟祥凤
【期刊名称】《电镀与环保》
【年(卷),期】2013(033)005
【摘要】研究了电流密度和温度对电沉积Ni-Co薄膜形貌、晶体结构及磁性能的影响.结果表明:随着电流密度的增加,Ni-Co薄膜的比饱和磁化强度先增大后减小,在200 A/m2时达到最大值;电流密度对薄膜的结晶度和晶粒尺寸均有影响;在较高温度下制备的薄膜表面较粗糙,这是由于温度的升高致使析氢加剧.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】曹颖;葛洪良;卫国英;余云丹;楼俊尉;孟祥凤
【作者单位】中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院材料科学与工程学院,浙江杭州310018
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153
【相关文献】
1.用表面磁光克尔效应实验系统测量铁磁性薄膜的磁滞回线 [J], 刘平安;丁菲;陈希江;陆申龙
2.基于矢量磁光克尔效应测试的外延磁性薄膜磁化翻转与反磁化机制研究 [J], 冯心薇;张慧;薛珂磊;詹清峰
3.影响磁性薄膜微波磁谱测量精度的因素 [J], 江建军;彭显旭;杜刚;张秀成;何华辉
4.SrFe_(12)O_(19)化学镀Ni-Co合金的磁与吸波性能 [J], 何晓勇;李巧玲;刘晓霞
5.电化学沉积方法对聚苯胺涂层抗腐蚀性能及电化学性能的影响 [J], 任延杰;陈荐;何建军;曾潮流
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电化学沉积铁钴镍
电化学沉积铁钴镍电化学沉积铁钴镍是一种常用的金属镀层技术，可以在金属表面沉积一层铁、钴和镍的合金膜。
这种金属合金膜具有优异的性能，广泛应用于电子、航空航天、汽车等领域。
电化学沉积是利用电解质溶液中的金属离子被电极还原而沉积在电极表面的过程。
在电化学沉积铁钴镍的过程中，首先需要准备一个电解质溶液，其中含有铁、钴和镍的盐类。
然后，将待沉积的金属作为阴极，将另一块金属作为阳极，将它们分别插入电解质溶液中，并通过外加电源提供电流。
在这个过程中，阳极上的金属会溶解成离子，并通过电解质溶液传输到阴极上，然后被还原成金属沉积在阴极表面。
铁钴镍合金膜具有很高的耐腐蚀性能和硬度，可以提高基材的抗腐蚀能力和耐磨性。
此外，它还具有良好的导电性和磁性，可应用于电子器件和磁性材料中。
电化学沉积铁钴镍的工艺参数可以调节，以控制合金膜的组成和性能。
例如，通过调节电流密度和沉积时间，可以改变合金膜的厚度和晶粒尺寸，从而影响其力学性能和磁性能。
在工业上，电化学沉积铁钴镍常用于制备磁性材料，如磁记录介质和传感器。
它还可以用于制备高性能的电子器件，如集成电路连接线和微电子封装材料。
此外，电化学沉积铁钴镍还可以用于改善金属表面的耐腐蚀性能，延长金属零件的使用寿命。
然而，电化学沉积铁钴镍也存在一些问题。
首先，沉积过程中可能出现结构不均匀的情况，导致合金膜的性能不一致。
其次，沉积过程中可能会产生气泡或颗粒等缺陷，影响合金膜的质量。
此外，电化学沉积铁钴镍的工艺参数需要精确控制，否则可能会导致合金膜的成分和性能偏差。
电化学沉积铁钴镍是一种常用的金属镀层技术，可在金属表面制备出具有优异性能的铁钴镍合金膜。
它在电子、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用前景。
然而，在实际应用中仍需解决一些问题，以提高合金膜的质量和性能。
电化学沉积铁钴镍的研究和应用将继续推动材料科学和工程领域的发展。
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Abstract： This paper discusses the mechanism of the magnetic electrodeposition，iagnetic force effect and magnetizing force effect． It expounds the influences of the magneticfield on electrodeposition processing parameters and performances of the deposit layer，and shows magneticfield can enhance the dispersing power and the power of covering solution，increase limiting current density and deposition rate，improve surface morphology and physical and chemical properties of the deposit layer， and modify texture and alloy compositions under some certain conditions． The paper points the previous studies are not completed，and the current researches mainly focuse on conventional macroscopical scale level，and the studies of magnetoelectrodeposition within microscale will become a new research tendency． Key words： electrochemical deposition； magnetic field； magnetoelectrodeposition； magnetohydrodynamic
（ 河南理工大学 机械与动力工程学院，河南 焦作 454000 ）
摘要： 阐论述了磁电化学沉积技术的作用机理 ，包括磁流体力学效应、磁力效应和磁化力效 应． 分析了磁场对电沉积工艺特性参数和沉积层性能的影响 ，指出在一定条件下，磁场能够 提高电解液的分散能力和覆盖能力 、增大极限电流密度与沉积速度、改善沉积层表面状态和 物化性能、改变织构和合金成分，但在微观磁流体力学效应研究方面和对一些现象给出的理 论解释方面还有待完善，且当前研究主要集中在常规尺度层面 ，对微观尺度层面的研究或将 成为磁电化学沉积技术研究的新趋势 ． 词： 电化学沉积； 磁场； 磁电沉积； 磁流体力学效应 中图分类号： TQ153 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 9787 （ 2011 ） 05 － 0571 － 06 关 键
［1 ］
． 磁电
＊
收稿日期： 2011 － 04 － 26 基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （ 50805077 ） ． 作者简介： 明平美 （ 1974 － ） ，男，湖北黄石人，博士，副教授，主要从事微细特种加工、微细加工和 MEMS 等方面的研究与教 学工作． E － mail： mpm@ hpu． edu． cn
第5 期
明平美，等： 磁电化学沉积技术研究进展
573
2. 2
极限电流密度和沉积速度
极限电流密度主要受电极过程扩散步骤控制 ，其大小反映了液相传质效果和扩散层厚度变化 ． 一 般而言，传质增强，扩散层减薄，极限电流密度增大， 沉积速度也会相应提高． 在电沉积 Ni， Co， Cu，CoFe 合金的过程中施加 B ⊥J 的磁场后，均显示极限电流密度和沉积速度较无磁场时要大 ，并随 磁场强度增大而增大． 这主要是由于 MHD 效应的存在，加快了电极表面的液体流动，减小了扩散层 厚度，从而增大了极限电流密度和沉积速度 ． 此外，MHD 效应引起的对流 （ 磁致对流 ） 与自然对流 的相互作用状况也会对极限电流密度产生影响． 众多研究显示， 在电沉积过程中施加 B ∥ J 的磁场 4］ 和 ［ 21］ 通过研究 Co 的电沉积得到极 后，极限电流密度和沉积速度的变化情况较复杂 ． 文献 ［ 限电流密度随磁场强度增大而增大 、沉积速度反而随之降低的结论，解释认为磁力效应在此时更加凸 2］ 和 ［ 4］ 均得到沉积速度不变的结论， 显，导致了沉积速度降低． 在电沉积 Ni 的研究中， 文献 ［ 但极限电流密度的变化情况却相反 ，前者认为 MHD 效应对 Ni 离子传输的抑制减小了极限电流密度， 后者解释为磁场对析氢反应的强化导致了极限电流密度增大 ． Krause 等的研究发现 Cu 离子的沉积速 度下降、极限电流密度不变． Koza 等研究了 CoFe 合金的沉积， 得到极限电流密度和沉积速度没有明 显变化的结果． 分析认为，此时 MHD 效应的强度不足以大幅度减小阴极附近 OH 离子质量浓度， 生 成了大量铁的氢氧沉淀物并聚集在阴极表面 ，阻碍了金属离子的进一步沉积，致使沉积速率没有明显 提高． 以上研究在平行磁场下极限电流密度和沉积速度的变化情况都还存在一些差异 ，可能是由于不 同的电沉积条件造成的，有待于更深入地系统性研究． 2. 3 阴极电流效率 阴极电流效率是电沉积过程中通过电流的利用率 ，效率越高，耗电量越低． 牟世辉等研究了低磁 ［20 ］ 场下电镀铬的情况，表明在 B ⊥J 和 B ∥ J 条件下电流效率均略有提高 ． 在钴的磁电沉积研究中，
The research progress of magnetoelectrochemical deposition technology
MING Ping － mei，LV Yin － ding，ZHANG Yan，LI Wei，LI Song － zhao
（ School of Mechanical and Power Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000 ，Henan，China）
3
3. 1
磁场对沉积层特性的影响
表面状态 目前，许多研究者对磁场下沉积层的表面状态进行了研究 ，特别是对沉积层的表面形貌、晶粒大
小及表面粗糙度等方面的研究． Krause 等研究了 B ⊥J （ B = 1 T） 的磁场下钴的电沉积发现［21］， 施加磁场后， 由于 MHD 效应增 强了液相传质，强化了氢气泡的脱吸附作用， 致使沉积层表面更平整， 针孔缺陷大幅度减小． Ispas 等 在垂直磁场中电沉积 NiFe 合金时也得到沉积层表面更平整 、针孔缺陷减小的结论， 且发现自然 对流与磁致对流的相互作用状况也影响了沉积层的形貌质量 ．
［21 ］ 当 B ⊥J 时，电流效率随磁场强度增大而明显提高 ； 当 B ∥ J 时，电流效率反而随着磁场强度增大 而降低． 在 B ⊥J 的磁场下电沉积 Bi，Fe 的研究中，均发现电流效率较无磁场时明显减小． Matsush-
ima 等在 B ∥J 的高磁场中进行了银的电沉积， 研究显示电流效率由 0 T 时的 94% 增加到 5 T 时的 98% ． 这些结果的差异可能是由于不同电化学体系中磁场对析氢反应的作用不同而引起的 ．
［12 － 15 ］
．
2
2. 1
磁场对电沉积工艺特性参数的影响
电解液分散能力和覆盖能力
电解液分散能力体现了电流或沉积金属在阴极上分布的能力 ，覆盖能力则显示了沉积金属覆盖整 个阴极表面的效果，两者性能的好坏对电化学沉积过程与沉积层质量有着重要的影响 ． 在磁场作用下
［16 － 18 ］ ． 贾建立等的研究表 电沉积铅、铁、镍钨合金的过程中均发现磁场能够提高电解液的分散能力 ［19 ］ 明磁场提高了电解液电导率 ． 牟世辉等在稳恒磁场下电镀铬的研究中发现， 施加磁场后电解液的
式中： x m ，μ0 ，B ，C ，B ，C 分别为摩尔磁化率、真空磁导率、磁场强度、本体浓度、 磁场梯度 和浓度梯度． 磁电沉积过程中，顺磁性粒子将会在磁力效应作用下移向高磁场区域 ，而抗磁性粒子则 会被排斥远离磁场强度相对较高的区域 ，从而使电极附近的粒子浓度发生变化 ． 1. 3 磁化力效应 任何粒子都具有内禀的磁化率各向异性 ． 当粒子置于磁场中，为了降低自由能，有沿磁场方向自 ［11 ］ 发取向的趋势，这种现象被称为磁化力效应或磁取向效应 ． 在磁电沉积过程中， 该效应必然会或 多或少地影响到电解液中的粒子运动与电结晶过程 ． Li 等利用 MonteCarlo 模型仿真分析了磁场作用 下磁晶及其表面能的各向异性对晶粒取向的影响 ． 还有一些试验研究显示磁化力效应导致了沉积层的 原子排列方式、枝晶宏观形态结构、晶粒取向发生改变
［6 － 10 ］ ． 依据诱因的不同， 磁力效应可分为磁场梯度力 在一些磁电化学系统中可能出现磁力效应 效应和浓度梯度力效应． 前者是因为叠加了不均匀的磁场或在均匀磁场中使用了磁化性材料电极产生
了磁场梯度而引发的，其 F b 为 B B Fb = xm C， μ0 后者则是在均匀磁场下由于电解液中顺磁性粒子存在浓度梯度而产生的 ，其 F p 为 Fp = x m B2 C ， 2 μ0
0
引
言
电化学沉积是在外加电场作用下 ，电解液中特定金属离子还原成原子并堆积在阴极表面形成沉积 层的过程，其电极反应过程由液相传质、表面转化、电化学步骤、新相生成等环节串联而成． 电沉积 技术具有操作简便、工艺成本低、工艺柔性好等优点，广泛应用于表面工程、材料制备、零件成型等 领域． 为了减少沉积缺陷，改善材料性能，探求新特性或特定功能的材料，众多研究者将磁场叠加于 — —磁电化学沉积 电化学沉积系统实施电沉积， 并把该技术发展成为了一门新的学科方向—
分散能力和覆盖能力都有所提高 ，并随磁场强度增大而增大，且垂直磁场对电解液特性的影响较平行 磁场更显著． 其解释为，叠加磁场后，传质加快，黏滞系数下降，电解液电导率增大，致使分散能力 提高； 同时，电磁场增强了金属离子的活动能力 ，削弱了阴极上深凹处对电力线的屏蔽作用 ，从而提 ［20 ］ 高了覆盖能力 ．