(a) 直流 （b）脉冲电流

图1。2 双电层附近区域离子浓度分布示意图[13]

脉冲的张弛增加阴极的活化极化和降低阴极的浓差极化，尤其是反向脉冲电流可促 使择优生长晶粒的尖端被部分溶解，从而改变晶粒织构生长方向，有效地提高镀层致密 度；此外使得电解液内部的溶质扩散加剧，有效地降低电化学极化和双电层附近的浓差 极化。不同电沉积方式（直流（DC）、超声辅助双脉冲（PC+UF））对双电层附近的 离子浓度梯度影响，如示意图1。2所示。图1。2为两种不同电沉积模式下的双电层附近的 离子浓度梯度分布，随着沉积时间延长，Ni2+会逐步被还原沉积成Ni镀层，于是Ni2+浓 度会不断下降，并沿着阴极成一个浓度梯度，就形成了浓差极化。在阴极电极附近存在 Ni2+的双扩散层，紧靠电极的称为双电层，即l，外面一层为稳定扩散层δ。其中扩散层 厚度（δp）和电流密度（Jd）与电流导通时间（Ton）遵循如下关系：论文网

式中：D0为离子在镀液中的扩散系数；z为金属所带电荷数（Ni2+）；F为法拉第常 数；C0为平衡态时溶液中Ni2+浓度；δp为扩散层厚度。由公式（1-1）可知，扩散层厚度

（δp）随着电流导通时间（Ton）延长而变大。在直流（DC）模式下，由于电沉积过程 中电流没有间隙通断，即全部时间都被认定为导通时间，晶粒沿择优方向不断粗化生长； 而在超声辅助双脉冲（PC+UF）的模式下，由于外界超声振荡场产生的冲击波和声流扰 动效应，可促使离子在电极附件的扩散和传输，大大降低双电层附近的扩散层厚度（δp），同时具有正反导通特征的双脉冲电流可以通过调低占空比（r）来降低正向导通时间（Ton）

来提高峰值电流密度（J）和降低扩散层厚度（δp）。由上述分析可知，不同电沉积模式 下的扩散层厚度依次为：δp（DC）＞δp（PC+UF）。

1。3 纳米颗粒添加对电沉积过程的影响机理

“中东有石油，中国有稀土”，我国的稀土资源十分富有，表1。1列出了地壳中常见 的元素与稀土元素的丰富度比较。

表1。1  地壳中常见元素与稀土元素丰富度比较

稀土元素种类 含量 金属元素种类 含量

铈 Ce 46 铜 Cu 100

钇 Y 26 镍 Ni 80

钕 Nd 24 锂 Li 65

镝 Dy 4。5 铁 Fe 130

镱 Yb 2。7 铝 Al 160

铒 Er 2。5 硅 Si 180

由表可以看出铈是地壳中含量最为丰富的稀土元素，且其含量十分可观。由于其独 特的原子结构，其性质十分优异。纳米材料的晶粒十分细小，存在巨大的晶界缺陷，通 过利用纳米颗粒吸附填充在晶界缺陷等高能区来提高镀层的致密度，并防止晶界的进一 步扩展。本文研究的Ni-CeO2纳米复合镀层由于具有比传统镍基镀层更好的比强度、耐 磨性及优异的耐腐蚀性被广泛应用于石油化工耐蚀器件、航空舰体外壳、核电站涡轮叶