从2AlCl3/Et3NHCl离子液体中电沉积制备Ni 和Ni-Al 合金

高丽霞 王丽娜 齐涛 余江

引用本文: 高丽霞, 王丽娜, 齐涛, 余江. 从2AlCl3/Et3NHCl离子液体中电沉积制备Ni 和Ni-Al 合金[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 111-120. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228111 shu
Citation:  GAO Li-Xia, WANG Li-Na, QI Tao, YU Jiang. Preparation of Ni and Ni-Al Alloys from 2AlCl3/Et3NHCl Ionic Liquid by Electrodeposition[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 111-120. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228111 shu

从2AlCl3/Et3NHCl离子液体中电沉积制备Ni 和Ni-Al 合金

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2007CB613501) (973) (2007CB613501)

    中国科学院知识创新项目(082814) (082814)

    国家自然科学基金(21076019) (21076019)

    中央高校基本科研业务费专项资金(ZY1130) (ZY1130)

    中国博士后科学基金项目(2011M500224)资助 (2011M500224)

摘要: 在含Ni2+的2AlCl3/Et3NHCl离子液体中的铜电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ni 和Ni-Al 合金. 采用循环伏安和计时电流方法, 揭示铜电极上沉积金属Ni 的成核机理, 研究了电沉积Ni-Al 合金的机理, 以及恒电位沉积Ni-Al 合金工艺条件对沉积Ni-Al 合金表面形貌和电流效率的影响. 结果表明: 在铜电极上电沉积金属Ni的成核机理为受扩散控制的三维瞬时成核过程. 在电量≥3.0 C 时, 电沉积Ni-Al 合金的组成基本不再变化.Ni-Al 合金的电沉积机理为, Ni 的电沉积受扩散控制, 同时进行Al 的欠电位沉积, 在Ni-Al 合金电沉积过程中某些Ni-Al 合金相的沉积可能受动力学限制而使Ni-Al 合金的组成偏离热力学预测结果. 在电沉积Ni-Al 合金的沉积电流小且平稳, 电沉积速率慢条件下, Ni-Al 合金表面形貌致密均一, 反之就会出现瘤节. 电沉积Ni-Al 合金的电流效率>90%. 电沉积物的组成接近于Ni3Al 合金.

English

    1. [1]

      (1) Wu, Z. J.;Wu, X. F.; Yang, J. Machinist Metal Forming 2009, No. 18, 23. [吴朝军, 吴晓峰, 杨杰. 金属加工(热加工), 2009, No. 18, 23.](1) Wu, Z. J.;Wu, X. F.; Yang, J. Machinist Metal Forming 2009, No. 18, 23. [吴朝军, 吴晓峰, 杨杰. 金属加工(热加工), 2009, No. 18, 23.]

    2. [2]

      (2) Yin, C. L.; Yu, Y. G.; Zeng, K. L.; Ren, X. J. The Chinese Journal of Process Engineering 2004, 4, 156. [尹春雷, 于月光, 曾克里, 任先京. 过程工程学报, 2004, 4, 156.](2) Yin, C. L.; Yu, Y. G.; Zeng, K. L.; Ren, X. J. The Chinese Journal of Process Engineering 2004, 4, 156. [尹春雷, 于月光, 曾克里, 任先京. 过程工程学报, 2004, 4, 156.]

    3. [3]

      (3) Yu, Y. G.; Zeng, K. L.; Song, X. J.; Xu, G. G.; Chen, S. Y.; Xie, J. G. Al-Coated-Ni Composite Powder Coated by Ultramicroor- Nano Al Powder and its Preparation Method. CN. Patent 02100588.5, 2005-07-06. [于月光, 曾克里, 宋希剑, 许根国, 陈舒予, 谢建刚. 超微或纳米铝粉包覆的铝包镍复合粉末及其制备方法: 中国, 02100588.5[P]. 2005-07-06.](3) Yu, Y. G.; Zeng, K. L.; Song, X. J.; Xu, G. G.; Chen, S. Y.; Xie, J. G. Al-Coated-Ni Composite Powder Coated by Ultramicroor- Nano Al Powder and its Preparation Method. CN. Patent 02100588.5, 2005-07-06. [于月光, 曾克里, 宋希剑, 许根国, 陈舒予, 谢建刚. 超微或纳米铝粉包覆的铝包镍复合粉末及其制备方法: 中国, 02100588.5[P]. 2005-07-06.]

    4. [4]

      (4) Moffat, T. P. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, L115.(4) Moffat, T. P. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, L115.

    5. [5]

      (5) Uchida, J.; Tsuda, T.; Yamamoto, Y.; Seto, H.; Abe, M.; Shibuya, A. ISIJ Int. 1993, 33, 1029.  (5) Uchida, J.; Tsuda, T.; Yamamoto, Y.; Seto, H.; Abe, M.; Shibuya, A. ISIJ Int. 1993, 33, 1029.  

    6. [6]

      (6) Moffat, T. P. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 3059.  (6) Moffat, T. P. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 3059.  

    7. [7]

      (7) Stafford, G. R.; Haarberg, G. M. Plasmas & Ions 1999, 2, 35.  (7) Stafford, G. R.; Haarberg, G. M. Plasmas & Ions 1999, 2, 35.  

    8. [8]

      (8) Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 945.  (8) Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 945.  

    9. [9]

      (9) Ueda, M.; Kigawa, H.; Ohtsuka, T. Electrochim. Acta 2007, 52, 2515.  (9) Ueda, M.; Kigawa, H.; Ohtsuka, T. Electrochim. Acta 2007, 52, 2515.  

    10. [10]

      (10) Zhu, Q.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, C88.(10) Zhu, Q.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, C88.

    11. [11]

      (11) Carlin, R. T.; Trulove, P. C.; DeLong, H. C. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 2747.  (11) Carlin, R. T.; Trulove, P. C.; DeLong, H. C. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 2747.  

    12. [12]

      (12) Zell, C. A.; Freyland,W. Langmuir 2003, 19, 7445.  (12) Zell, C. A.; Freyland,W. Langmuir 2003, 19, 7445.  

    13. [13]

      (13) Mitchell, J. A.; Pitner,W. R.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3448.  (13) Mitchell, J. A.; Pitner,W. R.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3448.  

    14. [14]

      (14) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. Electrochim. Acta 1997, 42, 1819.  (14) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. Electrochim. Acta 1997, 42, 1819.  

    15. [15]

      (15) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. Electrochim. Acta 1997, 42, 2347.  (15) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. Electrochim. Acta 1997, 42, 2347.  

    16. [16]

      (16) Tierney, B. J.; Pitner,W. R.; Mitchell, J. A.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 3110.  (16) Tierney, B. J.; Pitner,W. R.; Mitchell, J. A.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 3110.  

    17. [17]

      (17) Zhu, Q.; Hussey, C. L. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, C395.(17) Zhu, Q.; Hussey, C. L. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, C395.

    18. [18]

      (18) Tsuda, T.; Nohira, T.; Ito, Y. Electrochim. Acta 2002, 47, 2817.  (18) Tsuda, T.; Nohira, T.; Ito, Y. Electrochim. Acta 2002, 47, 2817.  

    19. [19]

      (19) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, C379.(19) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, C379.

    20. [20]

      (20) De Long, H. C.; Mitchell, J. A.; Trulove, P. C. High Temp. Mater. Processes (New York) 1998, 2, 507.(20) De Long, H. C.; Mitchell, J. A.; Trulove, P. C. High Temp. Mater. Processes (New York) 1998, 2, 507.

    21. [21]

      (21) Aravinda, C. L.; Mukhopadhyay, I.; Freyland,W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 5225.(21) Aravinda, C. L.; Mukhopadhyay, I.; Freyland,W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 5225.

    22. [22]

      (22) Pradhan, D.; Reddy, R.; Lahiri, A. Metall. Mater. Trans. B 2009, 40, 114.  (22) Pradhan, D.; Reddy, R.; Lahiri, A. Metall. Mater. Trans. B 2009, 40, 114.  

    23. [23]

      (23) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R.; Kongstein, O. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, C447.(23) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R.; Kongstein, O. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, C447.

    24. [24]

      (24) Tsuda, T.; Arimoto, S.; Kuwabata, S.; Hussey, C. L. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, D256.(24) Tsuda, T.; Arimoto, S.; Kuwabata, S.; Hussey, C. L. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, D256.

    25. [25]

      (25) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, C620.(25) Tsuda, T.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, C620.

    26. [26]

      (26) Gao, L. X.;Wang, L. N.; Qi, T.; Li, Y. P.; Chu, J. L.; Qu, J. K. Acta Physico-Chimica Sinica 2008, 24, 939. [高丽霞, 王丽娜, 齐涛, 李玉平, 初景龙, 曲景奎. 物理化学学报, 2008, 24, 939.]  (26) Gao, L. X.;Wang, L. N.; Qi, T.; Li, Y. P.; Chu, J. L.; Qu, J. K. Acta Physico-Chimica Sinica 2008, 24, 939. [高丽霞, 王丽娜, 齐涛, 李玉平, 初景龙, 曲景奎. 物理化学学报, 2008, 24, 939.]  

    27. [27]

      (27) Gale, R. J.; Gilbert, B.; Osteryoung, R. A. Inorg. Chem. 1979, 18, 2723.  (27) Gale, R. J.; Gilbert, B.; Osteryoung, R. A. Inorg. Chem. 1979, 18, 2723.  

    28. [28]

      (28) Lee, J. J.; Miller, B.; Shi, X.; Kalish, R.; Wheeler, K. A. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 3370.  (28) Lee, J. J.; Miller, B.; Shi, X.; Kalish, R.; Wheeler, K. A. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 3370.  

    29. [29]

      (29) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. J. Electroanal. Chem. 2001, 513, 111.  (29) Ali, M. R.; Nishikata, A.; Tsuru, T. J. Electroanal. Chem. 2001, 513, 111.  

    30. [30]

      (30) u, S. P.; Sun, I.W. Electrochim. Acta 2008, 53, 2538.  (30) u, S. P.; Sun, I.W. Electrochim. Acta 2008, 53, 2538.  

    31. [31]

      (31) Pitner,W. R.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 130.  (31) Pitner,W. R.; Hussey, C. L.; Stafford, G. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 130.  

    32. [32]

      (32) Deng, M. J.; Sun, I.W.; Chen, P. Y.; Chang, J. K.; Tsai,W. T. Electrochim. Acta 2008, 53, 5812.  (32) Deng, M. J.; Sun, I.W.; Chen, P. Y.; Chang, J. K.; Tsai,W. T. Electrochim. Acta 2008, 53, 5812.  

    33. [33]

      (33) Mann, O.; Freyland,W. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9832.  (33) Mann, O.; Freyland,W. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9832.  

    34. [34]

      (34) Kaufman, L. CALPHAD; Pergamon Press: New York, 1977; Vol. 1, pp 1-89.(34) Kaufman, L. CALPHAD; Pergamon Press: New York, 1977; Vol. 1, pp 1-89.

    35. [35]

      (35) Lupis, C. H. P. Chemical Thermodynamics of Materials, North- Holland: New York, 1983; p 581.(35) Lupis, C. H. P. Chemical Thermodynamics of Materials, North- Holland: New York, 1983; p 581.

    36. [36]

      (36) Shi, L. Alloy Thermodynamics, 1st ed.; China Machine Press: Beijing, 1992; pp 285-348. [石霖. 合金热力学, 第一版; 北京: 机械工业出版社, 1992: 285-348.](36) Shi, L. Alloy Thermodynamics, 1st ed.; China Machine Press: Beijing, 1992; pp 285-348. [石霖. 合金热力学, 第一版; 北京: 机械工业出版社, 1992: 285-348.]

    37. [37]

      (37) Ye, D. L. Handbook of Thermodynamic Data for Applied Inorganic Material, 2nd ed.; Metallurgical Industry Press: Beijing, 2002; pp 43-46, 270-272. [叶大伦. 实用无机物热力学数据手册, 第二版; 北京: 冶金工业出版社, 2002: 43-46, 270-272.](37) Ye, D. L. Handbook of Thermodynamic Data for Applied Inorganic Material, 2nd ed.; Metallurgical Industry Press: Beijing, 2002; pp 43-46, 270-272. [叶大伦. 实用无机物热力学数据手册, 第二版; 北京: 冶金工业出版社, 2002: 43-46, 270-272.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  953
  • 文章访问数:  2415
  • HTML全文浏览量:  8
文章相关
  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-08-12
  • 网络出版日期:  2011-11-08
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章