Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Взаимосвязь параметров электроосаждения и морфологии поверхности никелевых покрытий в присутствии ингибитора роста

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-40-48

Полный текст:

Аннотация

Никель и никелевые покрытия, с одной стороны, хорошо изучены с точки зрения широты практического применения, с другой – применение разных подходов к их получению и структурированию дает новые возможности изменения их свойств. В настоящее время ведутся исследовательские работы, связанные с изменением физико-химических свойств никеля путем наноструктурирования. Способы и методы получения наноструктурированных материалов весьма разнообразны, однако многие из них считаются энергоемкими и экономически невыгодными. В работе проблема получения никелевых покрытий и изменения их свойств решена путем электроосаждения из водных растворов электролитов. Исследовано влияние добавок в никелевый электролит на габитус формирующихся в покрытии кристаллов и, как следствие, морфологию никелевого покрытия. В качестве добавок использовались хлориды натрия, калия и кальция в одинаковой мольной концентрации. При электроосаждении образцов покрытий менялась природа подложки и режимы электролиза. Осаждение велось в стационарном режиме электроосаждения в одну или две стадии электролиза. Полученные образцы исследовались методами электронной сканирующей микроскопии с применением рентгеноструктурного анализа. Установлено, что используемые в работе хлориды позволяют существенно изменить морфологию поверхности покрытия. В зависимости от концентрации хлоридов и режимов осаждения морфология поверхности никелевых покрытий изменяется от объемных конусообразных структур до пластинчатого габитуса. Хлориды также позволяют сформировать кристаллы с пентагональной симметрией. Добавление хлоридов влияет на рост кристаллов в определенных кристаллографических направлениях (111), что может быть связано с их ингибирующим действием. Полученные никелевые покрытия имеют регулярный микрорельеф.

Об авторах

Надежда Сергеевна Матвеева
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

аспирант кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»



Наталья Николаевна Грызунова
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Россия

доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»



Список литературы

1. Hang T., Li M., Fei Q., Mao D. Characterization of nickel nanocones routed by electrodeposition without any template // Nanotechnology. 2008. Vol. 19. № 3. Article number 035201. DOI: 10.1088/0957-4484/19/03/035201.

2. Leea J.M., Junga K.K., Lee S.H., Ko J.S. One-step fabrication of nickel nanocones by electrodeposition using CaCl2•2H2O as capping reagent // Applied Surface Science. 2016. Vol. 369. P. 163–169. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.02.006.

3. Rahimi E., Davoodi A., Kiani Rashid A.R. Characterization of screw dislocation-driven growth in nickel micro-nanostructure electrodeposition process by AF // Materials Letters. 2018. Vol. 210. P. 341–344. DOI: 10.1016/J.MATLET.2017.09.057.

4. Barati Darband G., Aliofkhazraei M., Sabour Rouhaghdam A. Three-dimensional porous Ni-CNT composite nanocones as high performance electrocatalysts for hydrogen evolution reaction // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018. Vol. 829. P. 194–207. DOI: 10.1016/j.jelechem.2018.10.012.

5. Целуйкин В.Н., Корешкова А.А. Электроосаждение композиционных покрытии цинк-никель-углеродные нанотрубки в импульсном режиме // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91. № 3. С. 344–347.

6. Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А., Тихонов М.Р. Концентрационная зависимость электроосаждения сплава CoNiFe // Евразийское Научное Объединение. 2021. № 12-2. С. 194–202. DOI: 10.5281/zenodo.5834128.

7. Guana W., Tian S., Cao D., Chen Y., Zhaо X. Electrooxidation of nickel-ammonia complexes and simultaneous electrodeposition recovery of nickel from practical nickel-electroplating rinse wastewater // Electrochimica Acta. 2017. Vol. 246. P. 1230–1236. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.06.121.

8. Roventi G., Cecchini R., Fabrizi A., Bellezze T. Electrodeposition of nickel–zinc alloy coatings with high nickel content // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 276. № 3-1. P. 1–7. DOI: 10.11648/j.am.s.2015040301.13.

9. Bahadormanesh B., Ghorbani M., Kordkolaei N.L. Electrodeposition of nanocrystalline Zn/Ni multilayer coatings from single bath: Influences of deposition current densities and number of layers on characteristics of deposits // Applied Surface Science. 2017. Vol. 404. P. 101–109. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.01.251.

10. Шеханов Р.Ф., Гридчин С.Н., Балмасов А.В. Электроосаждение сплавов цинк-никель из оксалатно-аммонийных электролитов // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 4. С. 408–415. DOI: 10.7868/S0424857018040035.

11. Li Y., Zhang X., Hu A., Li M. Morphological variation of electrodeposited nanostructured Ni-Co alloy electrodes and their property for hydrogen evolution reaction // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. № 49. P. 22012–22020. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.10.038.

12. Donegan K.P., Godsell J.F., Tobin J.M., O’Byrne J.P., Otway D.J., Morris M.A., Roy S., Holmes J.D. Microwave-assisted synthesis of icosahedral nickel nanocrystals // CrystEngComm. 2011. Vol. 13. № 6. P. 2023–2028. DOI: 10.1039/C0CE00759E.

13. Gillet M.F., Brieu M. Structure investigation of multiply-twinned Ni particles by electron investigation // Zeitschrift für Physik D Atoms, Molecules and Clusters. 1989. Vol. 12. № 1-4. P. 107–111. DOI: 10.1007/978-3-642-74913-1_24.

14. Bai L., Fan J., Cao Y., Yuan F., Zuo A., Tang A. Shape-controlled synthesis of Ni particles via polyol reduction // Journal of Crystal Growth. 2009. Vol. 311. № 8. P. 2474–2479. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2009.02.009.

15. Downs G.L., Braun J.D. Pseudo-Fivefold Symmetry in Carbonyl Process Nickel // Science. 1966. № 154. P. 1443–1444. DOI 10.1126/science.154.3755.1443.

16. Hang T., Ling H., Hu A., Li M. Growth Mechanism and Field Emission Properties of Nickel Nanocones Array Fabricated by One-Step Electrodeposition // Journal of The Electrochemical Society. 2010. Vol. 157. № 12. P. 624–627. DOI: 10.1149/1.3499352.

17. Li P., Liu H., Zhang Y.-F., Wei Y., Wang X.-K. Synthesis of flower-like ZnO microstructures via a simple solution route // Materials Chemistry and Physics. 2007. Vol. 106. № 1. P. 63–69. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2007.05.017.

18. Матвеева Н.С., Грызунова Н.Н., Ясников И.С. Особенности формирования пентагональных микрокристаллов никеля в сплошных электроосажденных покрытиях при избирательном ингибировании роста их отдельных граней // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 12. С. 2178–2184. DOI: 10.21883/FTT.2021.12.51681.168.

19. Lee J.M., Jung K.K., Ko J.S. Effect of NaCl in a nickel electrodeposition on the formation of nickel nanostructure // Journal of Materials Science. 2016. Vol. 51. № 6. P. 3036–3044. DOI: 10.1007/s10853-015-9614-8.

20. Sahoo G.P., Samanta S., Bhui D.K., Pyne S., Maity A., Misra A. Hydrothermal synthesis of hexagonal ZnO microstructures in HPMC polymer matrix and their catalytic activities // Journal of Molecular Liquids. 2015. Vol. 212. P. 665–670. DOI: 10.1016/j.molliq.2015.10.019.


Рецензия

Для цитирования:


Матвеева Н.С., Грызунова Н.Н. Взаимосвязь параметров электроосаждения и морфологии поверхности никелевых покрытий в присутствии ингибитора роста. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):40-48. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-40-48

For citation:


Matveeva N.S., Gryzunova N.N. The interrelation between the electrodeposition parameters and surface morphology of nickel coatings in the presence of a growth inhibitor. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):40-48. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-40-48

Просмотров: 144


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)