液相阴极等离子电解沉积技术的研究现状

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阴极等离子电解沉积技术于本世纪方引起国内外学者一定范围的关注，属于新兴的环境保护型涂层制备技术，由于设备简单，涂覆有效，已得到多学科的认可多范围的应用。阴极等离子电解沉积可在不受基体材料限制的条件下，在多种金属材料表面制备金属、石墨及类金刚石、氧化物涂层及复合涂层，有效改善机体性能。87802

1 金属涂层

阴极等离子电解沉积金属涂层主要致力于改善基体的耐蚀性能，M。Aliofkhazraei[19]尝试运用阴极等离子电解沉积技术在纯钛表面沉积铝涂层，所得铝沉积层厚度达40µm，并与基体钛形成了冶金结合，增加了表面硬度，有效增强了其耐蚀性能。国内北京科技大学腐蚀与防护中心的齐慧滨[20]等人在20钢表面获得了表层平整、厚度均匀的锌涂层，涂层与基体为合金结合，提高了基体合金材料的耐烛性能。

沉积条件对阴极等离子电解沉积的影响也受到了关注。Yu Toriyabe[21]探究了等离子电解沉积金属颗粒时的电化学及热化学特性，提出沉积金属粒子的过程具有可控性。GuPta[22]等尝试沉积了Zn、Zn-Al、Zn-Ni等金属涂层，并对阴极等离子体电解沉积金属的机理进行了探究。以纯铜基体上沉积镍为例[23-26]，镀液成分和脉冲参数对等离子电解沉积镍镀层产生显著影响，若镀液以NiSO4为主盐，主盐含量过高会导致表面结构疏松，镀层硬度下降；以 C6H5O7Na3为添加剂的镀液，随C6H5O7Na3的含量增加镀层可逐渐变得致密，硬度则逐渐得到提升。同时，提高频脉冲频率或者提高占空比，会使镀层表面的熔融态形貌逐渐减少，镀层也会逐渐变得更加致密，同时，镀层表面硬度与镀层和基体间的结合力值也相应提高。论文网

2 非氧化物涂层

类金刚石薄膜具有极高的硬度，耐化学腐蚀，高的电阻率等优良特性，近两年获得越来越多的关注[27-29]。运用液相等离子电解沉积的方法，可以以乙醇电解液[30]、丙醇溶液[31]中成功获得类金刚石薄膜。如T。 Paulmier[32]等人已成功在钛合金的表面制得类金刚石的薄膜。Xianghua Kong[33]在130V的室温室压的条件下在镍基体上获得200nm厚类金刚石薄膜，并通过XPS、拉曼光谱检测证实，同时通过极化曲线测定其耐腐蚀性得到加强。

氮化硼涂层具有优异的电力学、热力学、光学及力学性能，制备总是离不开高温(1200–2000℃)、高压(2。5–7。5 GPa)、真空等苛刻条件，利用等离子液相电解沉积方法，可以在室温大气压的条件下，制备获得稳定相c-BN。该方法改善了氮化硼的制备条件，同时开拓了氮化硼热力学研究的新领域。

3 氧化物涂层

阴极等离子电解沉积氧化物涂层的构想提出于2007年，T。 Paulmier通过自主研发出一套完善的实验装置[34,35]，于Ti(OC3H7)4、酒精、盐酸组成的混合电解液中，经600-1200V高压300s的处理，成功在阴极沉积获得TiO2涂层，可于太阳能电池、传感、光感等领域获得应用。

目前多采用相应的硝酸盐溶液，借助阴极放电产生的能量，将阴极表面沉积的氢氧化物直接烧结脱水为氧化物陶瓷涂层。如直流电源于Zr(NO3) 450 g/L的电解液中经过60min的液相等离子电解沉积，于镁合金表面制得ZrO2陶瓷涂层[36]，经耐蚀性能和模拟体液浸泡测试，确定ZrO2陶瓷涂层有效提升了其耐蚀性及生物活性。在Y(N03)3水溶液中，以Fe25Cr5Al合金为阴极，在合金表面沉积出Y2O3陶瓷涂层[37]。

制备氧化铝涂层选用的电解液多为Al(NO3)3·9H2O的乙醇溶液，以防止阴极电解产生过多的气体。阴极等离子电解沉积的氧化铝涂层被证实具有优异的耐高温耐腐烛性能[38-41]，另经过液相阴极等离子体沉积处理的NiTi合金在模拟体液中Ni离子的释放显著降低了[42]，可作为NiTi合金的医学植入提供新的思路。李新梅等人[43,44]用经过盐浸法处理过的钛试样作为阴极，利用等离子电解沉积法在钛表而制备了厚度达100μm的氧化锅涂层，经检测涂层由具有粗糙多孔结构，α-Al2O3和γ-Al2O3组成。并指出溶液组成、放电电压及时间将会影响涂层的生长速率及涂层的微观组织结构形貌和相成分。Elnaz Bahador则指出氧化铝涂层结构随着电解液的PH值的不同而发生变化[45]。