液相镀镍合金体系中电化学/化学共沉积的协同效应研究

镍镀层因其具有较好的光泽性、耐磨性及抗腐蚀性，而被广泛应用于材料的表面抗磨及防腐。然而传统的液相镀镍技术通常把电化学沉积（简称：电沉积）和化学沉积两种技术分开，在单一的电沉积系统中或者在单一的化学沉积系统中沉积镍，得到的镀层成分和结构的可设计性有限，性能单一。本项目拟突破传统液相沉积镍技术理念，在电沉积镍的同时引入各种化学沉积，探讨电沉积和化学沉积之间的相互影响及协同效应。并以此为指导，基于电沉积的择优性、化学沉积的选择性及电沉积金属原子和化学沉积金属原子的能量差异，通过调控外加电压和还原剂的活性来控制电沉积和化学沉积过程，并利用电沉积与化学沉积之间的协同效应，设计Ni-W（Ni）复合镀层和- - -Ni/Cu-Ni/Ni/Cu-Ni- - -调制多层镀层。本项目提出的方法不仅可实现电沉积和化学沉积的优势互补，还为液相沉积方法和镀层的设计提供了一种新的发展思路，具有重要的学术意义和应用价值。

本项目在电沉积体系中引入化学沉积，通过电化学和化学的协调作用，控制镀层表面的微纳米结构及晶体结构，设计具有特殊功能的薄膜材料。.（1）项目通过一步沉积法制备了高机械强度的Ni-Cu-P合金镀层，这种镀层显示了超疏水和高粘附性能。这种方法制备的镀层可以克服镀层强度上的缺陷，更有利于在实际生活中的应用。镀层用SEM、EDS、XRD、接触角仪、纳米压痕仪等测试方法进行了表征，SEM结果显示镀层为微纳米结构的菜花状形貌，接触角仪得到表面的水接触角高达153.26°并且显示高粘附特性。纳米压痕仪得到的结果显示镀层的硬度高达8.5GPa，模量达到175GPa远远高出传统方法得到的Ni镀层。结果显示该镀层具有超疏水、高粘附、高强度的特性。由于这种镀层可以应用在微液滴转移、防护涂层、纳米图案化结晶制备等领域，这种镀层应用前景广阔。（2）利用电化学/化学共沉积获得了具有超疏水和低粘附的Ni-P合金镀层，这种镀层有望应用于防腐、防污等领域。（3）通过电化学/化学共沉积，分别制备了晶粒尺寸为100nm、20nm、8nm的纳米晶镍镀层，非晶Ni-P合金镀层及非晶纳米晶Ni-P-Cu镀层。其中晶粒尺寸为8nm的镍镀层硬度达到12GPa，可广泛用于耐磨领域取代污染严重的铬酸电镀技术。非晶纳米晶Ni-P-Cu镀层具有良好硬度，同时具有较好的韧性和耐腐蚀性能。