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    昆山舒美論述超聲波功率對電沉積鈷−鎳−鎢合金性能的影響

    [導讀]鉻鍍層是一種經典的防護性鍍層,長期以來被廣泛應用于表面防護領域。但由于鍍液的腐蝕性強,且Cr(VI)為高度致癌物質,因此近年來人們一直致力于開發環保的代鉻鍍層。在電沉積過程中施加超聲波輔助可有效提升陰極電流效率并改善鍍層性能。昆山超聲儀器有限公司指出

    超聲波功率為0W(即無超聲波輔助)時,由于鍍液的液相傳質慢,反應界面(電極表面)的金屬離子不能及時得到補充,存在明顯的濃差極化,電極表面產生電子淤積,因此沉積電位較負,約為−1.603V。施加超聲波輔助后,聲波沖擊和超聲空化作用產生的微區射流加快了金屬離子的遷移,濃差極化緩解,沉積電位正移。超聲波功率從150W增大到600W時,沉積電位逐漸從−1.489V正移至−1.269 V。超聲波功率大于600W后沉積電位趨于穩定,說明此時液相傳質步驟的影響變得微弱,界面反應步驟成為整個電沉積過程的反應動力學控制環節。在0W和150W超聲輔助下電沉積Co–Ni–W合金的EIS譜圖均存在2個容抗弧,說明電極過程存在2個時間常數,其中高−中頻區的容抗弧與反應過程的電荷轉移有關,中−低頻區的容抗弧與金屬離子的擴散遷移有關。施加150W超聲波輔助時,中−低頻區的阻抗遠低于無超聲輔助時,說明金屬離子的遷移速率增大。利用RC等效電路(即1個電阻和1個電容并聯)對高−中頻區的容抗弧進行擬合,得到0 W和150 W時的電荷轉移電阻分別為17.213 Ω/cm2和7.866 Ω/cm2,說明超聲波輔助能夠加快金屬離子被還原析出時在反應界面的電子轉移。超聲波輔助可削弱電沉積過程中濃差極化的影響,強化液相傳質,促進反應界面的電子轉移。超聲波功率高于150W時,Co–Ni–W合金鍍層的W原子分數顯著提升。超聲波功率為300~600W時,鍍層平整、致密,呈納米晶結構。超聲波功率≥600W時,鍍層趨于非晶態結構。超聲波功率為450~600W時,Co–Ni–W合金鍍層具有較高的顯微硬度和良好的耐蝕性。

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