李大雙

摘 要：電沉積技術(shù)在我國應(yīng)用相對較為廣泛，本文主要通過電沉積技術(shù)的基礎(chǔ)概念和電沉積技術(shù)的發(fā)展方向進行分析，并總結(jié)出電沉積技術(shù)的主要影響和其所應(yīng)用到的設(shè)備，本文主要針對兩個不同的應(yīng)用進行分析，分別為電沉積防護性鍍層和制備電性材料鍍層，從而為本文的主題思想奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電沉積;發(fā)展;應(yīng)用

0 引言

所謂金屬電沉積就是通過電化學(xué)原理，在直流電場或脈沖電場的影響下，在一定的金屬電沉積是指解決方案的過程中，金屬離子沉積在陰極表面的陽極和陰極在某些電解質(zhì)溶液（電鍍解決方案）直流或脈沖電場的作用下基于電化學(xué)原理的電場，電沉積是金屬電解冶煉、電解精煉、電鍍和電鑄的基礎(chǔ)。綜述了電沉積技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1 電沉積技術(shù)的發(fā)展

從第一個電沉積金屬在19世紀早期到現(xiàn)在200年，電沉積技術(shù)開發(fā)了從傳統(tǒng)的單一金屬的電沉積電流電鍍單金屬、合金、金屬氧化物薄膜和納米復(fù)合材料層。目前，電解質(zhì)的解決方案用于電沉積可分為四類：水溶液、有機溶劑、熔鹽和離子液體（也稱為低溫熔鹽）。金屬電沉積的難度和形態(tài)學(xué)的沉積物的性質(zhì)不僅取決于沉積金屬，還取決于電鍍液的組成、pH值、溫度、電流密度、電源、電解池大小和添加劑等外部條件，用于實施操作的電沉積儀器包括電化學(xué)工作站（利用恒電勢、恒流或脈沖電鍍功能）、穩(wěn)壓器、電流表等，穩(wěn)壓器和電流表有簡單的功能和易于使用。電化學(xué)工作站所發(fā)揮的價值很大，除了電沉積，循環(huán)伏安曲線法和交流阻抗法也可以用詮釋電沉積的整個流程，國內(nèi)電化學(xué)工作站在近幾年取得了快速的進步，已經(jīng)能夠滿足大部分的工作需求。掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）和場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）可以用來描述電沉積層的形態(tài)，用x射線衍射（XRD）對電沉積層的成分進行了揭示。

2 電沉積規(guī)律研究方法

2.1 電解方法

本文中的電解試驗均采用晶體管直流穩(wěn)壓電源和恒溫水浴，在恒定電流密度的條件下進行。試驗用陰極均采用低碳鋼板材質(zhì);陽極采用12.78%（Ni）的鋅鎳合金。

2.2 分析方法

合金鍍層中鋅、鎳含量用電子探針測定。陽極及電解液中鋅、鎳含量用絡(luò)合滴定方法分析測定。

3 電沉積技術(shù)的應(yīng)用

除了對最初的裝飾、耐磨、減摩、防腐等方面的使用以外，近幾年，電沉積技術(shù)應(yīng)用很多，可以用來制作新型功能涂料，如高溫氧化涂料、電氣性能涂料、磁性性能涂料、光學(xué)性能涂料、半導(dǎo)體性能涂料等。本文從電沉積保護涂層和電沉積電沉積材料涂層兩個不同的角度電沉積技術(shù)的使用范圍進行分析。

3.1 電沉積防護性鍍層

增加耐磨程度、和腐蝕程度以及減少耐磨程度是工程材料的必要因素之一，其中部件損耗引起的摩擦磨損和腐蝕以及部件損耗導(dǎo)致發(fā)揮效果受到的影響是非常驚人的，這足以證明，減少部件的摩擦磨損和腐蝕具有很大的應(yīng)用價值和經(jīng)濟價值。電化學(xué)方法在工程材料表面沉積納米復(fù)合材料涂層，可以有效降低工作環(huán)境中部件的摩擦磨損，提高材料的耐磨性、減摩性和耐腐蝕性。

碳化硅顆粒是一種陶瓷材料，具有優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性。金屬的制備碳化硅納米分散相由電沉積涂層磨損，摩擦和耐腐蝕層的組件已成為一個研究熱點。夏Fafeng等人研究了耐腐蝕的Ni-SICnano-coating下電沉積的影響。結(jié)果表明，Ni-SIC的電沉積納米涂料的耐蝕性比直流電鍍、脈沖電沉積和超聲波脈沖電沉積，此外，研究表明，ni-sicnano-coating具有良好的耐磨性。EGHANI等人研究了電流的影響，攪拌速率和濃度SiC納米顆粒的磨損、腐蝕、電鍍CR-SIC納米復(fù)合材料涂層的性質(zhì)，結(jié)果表明，與純鉻涂層相比，CR-SIC納米復(fù)合涂層的表面更平整、更均和、而且密度也非常的高，復(fù)合涂層的耐磨性和耐腐蝕性也更好。

3.2電沉積制備電性材料鍍層

3.2.1電源電極

國家的不斷進步，大多數(shù)對隨身攜帶的移動電源有了新的要求。對具有高容量和循環(huán)壽命長的設(shè)備更加感興趣。目前，鋰離子二次電池作為隨身攜帶設(shè)備的一個主要能量來源。鋰離子電池的金屬化廣泛應(yīng)用于各種碳與石墨、石油焦、碳纖維改性后，炭等無序碳材料的裂解，但碳材料的鋰存儲容量較低，理論比容量僅為372ma、h/g，在某種程度上，對鋰離子電池容量的改進造成了不同程度的影響，由于化工電源的大容量、大功率需求，針對電子設(shè)備及電動汽車的各種小型化的標準不斷的增加，現(xiàn)有的條件不能很好的滿足以上兩點的需求。與金屬合金類陽極材料相比，其理論比容量相對較高，如Al、Cd、Ga和Pb、Si和Sn、鋅等均可與Li形成合金，為了改善陽極材料容量存在的缺陷，人們轉(zhuǎn)向了目標大體積金屬材料，如Sn-Ni合金電鍍制備，電極放電比容量首次達到554ma、h/g;電沉積法制備的Sn-cu合金陰極第一放電比容量可達747mA·h/g，電沉積法制備的Sn膜鋰離子嵌入電極性能對比研究表明，細粒Sn膜電極第一放電比容量可達787mA·h/g，此外，制備TiB2，取代碳鋁電解陰極內(nèi)襯材料，和多孔鎂電極的制備有機鎂燃料電池明顯擴大了電沉積技術(shù)的使用覆蓋率。

3.2.2電催化電極

不同的有機污染物的降解。是利用電化學(xué)原理催化，其主要的技術(shù)是電沉積技術(shù)在催化領(lǐng)域。直接或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化電極污染物的電化學(xué)反應(yīng)，即直接電解和間接電解是有機污染物電化學(xué)降解的基本原理。電催化氧化是最重要的競爭性副反應(yīng)是陽極氧的沉淀，一個好的電催化電極一定擁有極高的析氧電位和精良的催化性能。涂層電極由電鍍很容易改變材料和結(jié)構(gòu)，所以它已成為一種電極廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的電催化作用。Apostolos等采用柱狀固定床電極有效處理制革產(chǎn)生的廢水，并收獲了良好的效果。COD的去除效率，苯化合物和硫化合物達到52%，分別為95.6%和100%，與此同時，廢水的生物降解性大大增強，在中國，綠色環(huán)保的生活意識逐漸被引入到人們的生活當中，有機廢水如何處理成為人們關(guān)注的重點問題之一。

比如，研究電沉積的零價鐵從水中六價鉻的去除和降解甲基橙脫色表明，零價鐵具有效率高、經(jīng)濟在水污染處理和簡單的后續(xù)治療，特別是消除有毒重金屬和有機污染物的一系列問題中。六價鉻鉻易被生物體吸收并在體內(nèi)蓄積，三致效應(yīng)發(fā)揮的價值不容小視，對含鉻廢水的處理有著非常重要的價值。染料廢水是一種很難處理的工業(yè)廢水，及其對環(huán)境造成破壞越來越大。甲基橙是一種典型的難以降解的有機染料化合物。電沉積法制備的零價鐵對甲基橙的脫色率已經(jīng)達到98%左右。王巖坤采用陽極恒流電沉積技術(shù)，不銹鋼二氧化鉛電極制備0.30mol/L，pH值=1～2pb（3號）2的解決方案，通過電極的電催化氧化活性研究了苯酚模擬廢水的去除率。結(jié)果表明，鄰苯二酚的去除率高達93%，酚超過80%0.0lmol/L苯酚模擬廢水在50ma/cm2電流密度。鋅-Se/不銹鋼薄膜電極在染料廢水處理中的應(yīng)用Pt-二氧化鈦/鈦復(fù)合電極電催化甲醇，降解苯酚廢水，Ti/匯總/20mg/L的質(zhì)量濃度的二氧化鉛電極電催化降解羅丹明B的模擬廢水，采用涂層法和電沉積的Ti/SnO2，CeO2準備印染廢水處理的電極等。結(jié)果表明，電鍍技術(shù)在有機廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語

電催化電極電沉積的價值以及發(fā)展的前景不容小視。針對當前的研究進行總結(jié)，筆者提出兩點建議：

電沉積技術(shù)：催化降解針對有機廢水處理具備一定的基礎(chǔ)條件，但對于當前的生活廢水處理存在的問題，還是沒有達到的預(yù)計效果，該問題具有很大的研究價值，通過使用該技術(shù)制備電極材料具有很高的催化效果，以便處理有機廢水的高效、節(jié)能、環(huán)保的方式。

加強理論研究：目前，關(guān)于電沉積技術(shù)催化降解有機廢水的研究大多停留在宏觀水平，通過各種分析手段對有機污染物的電催化降解機理進行了進一步的研究，以便更好地理解電化學(xué)水處理的原理，為電極材料的選擇提供理論指導(dǎo)。