纳米复合电沉积是一种新兴的复合表面技术,纳米与金属共沉积可显著提高镀层的硬度、耐磨、光催化和电接触性能,这种技术之所以被叫做电沉积复合镀技术[8],是因为它用电沉积技术把第二相分散粒子共沉积在金属或合金相中。80940

一般来说,在纳米颗粒与金属离子共沉积机理这方面,复合镀层的形成有两个过程过程[9]:第一步为弱吸附,电极表面吸附了携带溶剂分子膜的微粒以及离子;第二步是强吸附,弱吸附状态下的微粒,脱去所吸附的离子和溶剂分子膜,并与阴极表面直接接触,之后就会形成不可逆的电化学吸附。两步吸附机理适合大多数的纳米复合电沉积。当下,两步吸附机理是被众多人认可的机理,但它却不能准确预计这个过程中纳米颗粒的复合量,所以说这种理论还需要进一步的研究,来得到确切的结果。纳米颗粒镀层的制备过程所涉及的机理以及纳米颗粒与金属离子共沉积的规律有很多,具体有吸附机理、电化学机理等。对这些不同的机理,有不同的模型来描述,而其中Guglielmi模型[10]和运动轨迹模型[11]是具有代表性的模型。根据这些机理和模型,共沉积就被分成了3个阶段:

1)纳米颗粒悬浮在镀液中,在以搅拌形成的动力场为主要动力的作用下由镀液深处向阴极表面附近输送;论文网

2)纳米颗粒吸附到阴极表面,由于动力学因素比较复杂,它和电极基质金属、镀液、添加剂和操作条件等都有关联;

3)纳米颗粒嵌入在从阴极上析出的基质金属里。表面大都为有效正电荷密度分布的颗粒在电场力等力的作用下,就会到达阴极表

面,而且过程中会伴随着金属离子的还原沉积,其中还包括弱吸附、强吸附以及被金属镀层捕获等过程。由于这是一个动态的过程,所以即使复合镀液中有较大的纳米颗粒含量,然而镀层中纳米颗粒含量却不是很高[12]。

纳米晶复合材料是20世纪80年代发展起来的一种新型功能材料,它是指由极细晶粒组成(粒径一般在1~100nm之间)的超细颗粒组成的固体材料,将纳米增强颗粒沉积到镀层中,制备出的纳米级的复合镀层可进一步发挥复合纳米颗粒的强化效果,同时也是对镀层技术水平进一步优化和镀层性能改善提供了新的思路。

纳术材料在电、光、力等很多方面都有许多特殊的性能,而这也让具有特殊功能的复合镀层的制备有了很大的机遇,同时这也使复合镀层的功能得到不小的提升,许多以前没有制备出来的复合镀层都能通过纳米材料的加入来制备所得。纳米颗粒的加入,使复合镀层具有很多优异特性,这大力地推进了复合镀层的发展,使之得到更广泛的应用。纳米粒子,作为这个时代较为先进的材料,具有四种宏观物质没有的效应,包括小尺寸效应、量子效应、表面效应以及界面效应,由于具有独特的物理和化学性能,采而且用纳米化学复合镀技术可以得到具有较高硬度、耐磨、耐热、耐蚀以及装饰性等功能性镀层,所以其在各种学科领域都可以得到相应的应用和发展。目前国内外对纳米复合镀层的研究主要集中在纳米复合镀层的制备工艺、复合沉积的过程机理和纳米复合颗粒在镀层中的增强作用机制,以获得致密的微观结构和最佳的组织性能。表1。1展示了几种典型的功能性纳米复合镀层及其主要应用的纳米颗粒

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