第5期 孙冬来等：织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响 621· 低阴极的浓差极化3-]，从而显著改善和提高镀层 比研究，结果显示不同织构的纯镍镀层耐蚀性能差 的晶体结构和物理化学性能. 异较大. 织构是表示晶粒的不同晶面具有择优取向生 1实验 长的特征，与原子面的择优排列有关，是影响镀层 性能的重要因素之一.由于织构的各向异性，使 实验试剂包括NiS047H2O、NiC26H20和 不同晶面的电化学活性不同，可导致耐蚀性能存在 H3BO3,以上药品均为分析纯. 差异6-列.例如，Azzi等门对SS304不锈钢耐蚀性 以石墨为阳极、Cu为基体，尺寸为1.4cm×1.4 能研究表明，与沿(110)晶面择优生长的SS304不 cm×0.2cm.基体前处理分别为1500#砂纸打磨 锈钢相比较，具有沿(111)晶面择优生长的SS304 和抛光处理.采用周期换向脉冲电源施镀.镀液配 不锈钢表现出优良的耐蚀性能.为研究织构对纳米 方：NiSO4·7H20(280g.L-1)、NiCl26H2O(40g-L-1) 晶材料耐蚀性能的影响，本文利用脉冲电镀方法制 和H3BO3(40gL-1),镀液pH值为3.5.搅拌速度 备了具有不同织构的纳米晶纯镍镀层，并利用电化 为250rmim-1,电镀时间为30min.具体脉冲电镀 学方法对其在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能进行对 参数如表1所示 表1制备纯镍镀层的脉冲电镀工艺参数 Table 1 Pulse-electrodeposition parameters used for preparing Ni coatings 样品名称 电流密度/(Adm2) 换向比 频率/kHz 占空比/% 基体材料 1# 14 9999:1 10 抛光黄铜 2# 14 9999:1 2 10 1500#砂纸打磨黄铜 3# 4 9999:1 3 10 抛光黄铜 4# 14 9999:1 3 0 抛光紫铜 5# 14 10:1 2 10 抛光黄铜 采用FEI Quanta(6O0FE-SEM场发射扫描电 式中，Ihk)和Iohk)分别为镀层和标准粉末(hkl) 子显微镜对镍镀层形貌进行观察；采用日本理学 晶面的衍射强度.当各衍射面的TC(h)值趋于相 D/max-RB型X射线衍射仪检测镍镀层的相结构： 同时，晶面取向是无序的；如果某一晶面(hk)的 采用PARSTAT2273型电化学工作站在传统的三电 TChk)值大于平均值n1时，则该晶面择优.n为 极体系中测定镍镀层在3.5%NaC1中的极化曲线和 衍射峰个数，本研究n取3.不同脉冲电镀纯镍镀 阻抗谱.工作电极为镍镀层，参比电极为饱和甘汞 层的织构系数计算值如表2所示 电极(SCE),辅助电极为石墨，极化曲线的扫描速 度为0.5mVs-1:阻抗谱测量扫描频率范围为100 -0-Ni kHz~l0mHz,测试温度为室温.采用Zsimpwin软 一0一铜 件对阻抗值进行拟合 传统粗晶镍 2结果及讨论 2.1镀层结构 图1为各脉冲电镀纯镍镀层的X射线衍射图 4 谱.扣除铜基体峰，各镀层均为面心立方结构的纯 3 L2# 镍，20为44.49°、51.85°和76.38°分别对应纯镍的 1科 (111)、(200)和(220)晶面，衍射峰具有明显的宽化 0 60 70 80 29/(©) 现象.采用谢乐公式计算各镀层的平均晶粒尺寸均 图1纯镍标准衍射峰及具有不同织构的脉冲电镀纯镍的X射 小于100nm,约为45~85nm.与具有随机取向的 线衍射图谱 粗晶纯镍粉末的标准衍射谱相比，不同镀层的X射 Fig.1 Standard pattern of polycrystalline Ni and X-ray 线衍射谱表现出具有不同的择优取向现象.晶体中 晶面(hk)的择优程度可以用织构系数TC(hk来 diffraction patterns of pulse-electrodeposited Ni coatings with different textures 表示8： TC(hkl)= Ik/Lo(hk)一×100%. 表2为具有不同织构的脉冲镀纯镍镀层的各 ∑（Ihk/Lohk） 晶面织构系数TC(hk)的比较.由表可见：1#和第 期 孙冬来等 织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响 · · 低 阴极的浓差极化 “一 ‚从而显著改善和提高镀层 的晶体结构和物理化学性能 织构是表 示 晶粒 的不 同晶面具有择优取 向生 长 的特征 ‚与原子面的择优排列有关 ‚是影响镀层 性能的重要因素之一 阎 由于织构的各 向异性 ‚使 不 同晶面的电化学活性不 同‚可导致耐蚀性能存在 差异 一 例如‚ 等 」对 不锈钢耐蚀性 能研究表 明‚与沿 晶面择优生长的 不 锈钢相 比较 ‚具有沿 晶面择优生长 的 不锈钢表现 出优 良的耐蚀性能 为研究织构对纳米 晶材料耐蚀性能的影响‚本文利用脉冲 电镀方法制 备了具有不 同织构的纳米晶纯镍镀层 ‚并利用 电化 学方法对其在 溶液中的耐蚀性能进行对 比研究‚结果显示不同织构的纯镍镀层耐蚀性能差 异较大 实验 实验试剂包括 · 、 · 和 ‚以上药品均为分析纯 以石墨为阳极 、 为基体 ‚尺寸为 基体前 处理分别 为 砂纸打磨 和抛光处理 采用周期换 向脉冲 电源施镀 镀液配 方 · ·一 、 · ·一‘ 和 ·一‘‚镀液 值为 搅拌速度 为 ‚二 一‘‚电镀时间为 具体脉冲 电镀 参数如表 所示 表 制备纯镍镀层的脉冲 电镀工艺参数 一 样品名称 电流密度 ·山 一 换 向比 频率 占空比 基体材料 抛光黄铜 砂纸打磨黄铜 抛光黄铜 抛光紫铜 抛光黄铜 ‘口 刨蔺牛攀一 采用 一 场发射扫描 电 子显微镜对镍镀层形貌进行观察 采用 日本理学 一 型 射线衍射仪检测镍镀层的相结构 采用 压… 型 电化学工作站在传统的三 电 极体系中测定镍镀层在 中的极化 曲线和 阻抗谱 工作 电极为镍镀层 ‚参 比电极为饱和甘汞 电极 ‚辅助 电极为石墨‚极化 曲线的扫描速 度为 ·一 阻抗谱测量扫描频率范围为 ‚测试温度为室温 采用 软 件对阻抗值进行拟合 式中‚入‚‚、‚和 、、‚分别为镀层和标准粉末 从 晶面 的衍射强度 当各衍射面 的 肤‘值趋于相 同时‚晶面取向是无序的 如果某一晶面 的 ‘值大于平均值 一‘时‚则该晶面择优 为 衍射峰个数 ‚本研 究 取 不 同脉冲 电镀纯镍镀 层 的织构系数计算值如表 所示 结果及讨论 镀层结构 图 为各脉冲 电镀纯镍镀层 的 射线衍射 图 谱 扣除铜基体峰 ‚各镀层均为面心立方结构的纯 镍 ‚ 为 、 和 分别对应纯镍 的 、 和 晶面 ‚衍射峰具有 明显的宽化 现象 采用谢乐公式计算各镀层的平均 晶粒尺寸均 小于 ‚约为 与具有随机取 向的 粗 晶纯镍粉末的标准衍射谱相 比‚不同镀层的 射 线衍射谱表现 出具有不 同的择优取 向现象 晶体 中 晶面 划 的择优程度可 以用织构系数 ‚来 表示 产‚、 一口一 一。一铜 小 一 砂仁 传统粗晶镍 … ‚一 、 二二 ‚一月 口 之二 闪 已。臼 巴。‘ 巴。巴。 弄 白 臼 ’ ’ … 内’ 夕 图 纯镍标准衍射峰及具有不同织构的脉冲 电镀纯镍的 射 线衍射 图谱 一即 价 一 肤 ‚‚、‚ 、、‘ 艺 、、‚几、、‚ 表 为具有不 同织 构 的脉冲镀纯镍镀层 的各 晶面织构系数 、 的比较 由表可见 和