论文摘要
纳米材料因具有优异的物理、化学、力学等性能而倍受关注,在冶金、腐蚀领域有着广泛应用。本工作通过优化工艺参数利用脉冲电镀技术制备具有纳米晶和纳米孪晶结构的镍。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜等测试技术表征纳米晶、纳米孪晶镍镀层的微观结构。纳米镍晶粒尺寸分布为12ran-50 nm;纳米孪晶镍由近于等轴的亚微米晶粒组成,在晶粒内部存在高密度的不同取向的孪晶片层结构,取向相同的孪晶片层之间相互平行,孪晶片层的厚度从8 nm到62 nm,其长度为100 nm到400 nm.本工作的另一研究重点是纳米晶/纳米孪晶镍和铸态镍在0.1 M H3BO3+0.025 M Na2B4O7·10H2O和0.1 M H3BO3+0.025 M Na2B4O7·10H2O+NaCl溶液中的电化学腐蚀行为研究。通过动电位极化曲线、交流阻抗及Mott-Schottky关系等电化学测试技术,分析、比较了纳米镍、纳米孪晶镍镀层和铸态镍的电化学腐蚀行为。揭示了脉冲电镀参数对镀层晶粒尺寸、微观结构的影响;纳米晶和纳米孪晶结构对镍腐蚀行为的影响。结合Mott-Schottky曲线和点缺陷模型（PDM模型）研究了纳米孪晶镍镀层与铸态镍表面生成钝化膜的半导体性能,结果表明纳米孪晶镍与铸态镍表面生成的钝化膜均为p型半导体,纳米孪晶结构对钝化膜中的缺陷密度（NA）及缺陷扩散系数（DM）有很大影响。获得的主要结论如下:（1）镀液为NiSO4·6H2O 240 g/L+NiCl2·6H2O 30 g/L+H3BO4 30 g/L,镀液中不含添加剂的工艺条件下制备的镍镀层为纳米孪晶结构。随着脉冲平均电流密度的增大,纳米孪晶镍的腐蚀性能和钝化性能更优良。（2）镀液为NiSO4·6H2O 240 g/L+NiCl2·6H2O 30 g/L+H3BO4 30 g/L+1g/L糖精,镀液中含添加剂的工艺条件下制备的镍镀层为纳米晶体结构。随着脉冲平均电流密度的增加,纳米镍腐蚀行为和钝化性能更优良,这与大脉冲平均电流密度制备的纳米晶粒尺寸较小有关。（3）利用脉冲电镀方法制备了高密度的纳米孪晶镍,与铸态镍相比,纳米孪晶镍镀层在硼酸缓冲溶液中具有较低的自腐蚀电流密度、较宽的钝化区间、较低的维钝电流密度和较高的击破电位,这说明纳米孪晶镍镀层有着更优良的腐蚀性能和钝化性能。钝化膜的动力学参数表明,纳米孪晶镍镀层钝化膜的缺陷扩散系数DM比铸态镍的降低约两个数量级;纳米孪晶镀层钝化膜的厚度随电位升高而增长的速率仅为铸态镍的1/3,这些都说明纳米孪晶化使镍表面生成了一层薄而致密的钝化膜,并且钝化膜的稳定性也有显著的提高。（4）与铸态镍相比较,无论在较低还是在较高的[Cl’]溶液中,纳米孪晶镍的均显示出优异的耐点蚀性能。