田宗军, 王桂峰, 刘志东, 沈理达, 黄因慧

(南京航空航天大学 机电学院，南京 210016)

射流电沉积镍中晶体形态的可控生长

田宗军, 王桂峰, 刘志东, 沈理达, 黄因慧

(南京航空航天大学 机电学院，南京 210016)

利用分形理论编程模拟了射流电沉积中沉积几率较小时粒子簇的生长形貌。基于模拟的原理，利用摆动射流电沉积改变了枝晶的树枝状分形生长特性，制备不同电流密度、摆动速度、NiSO4浓度和电解液温度时的二维多孔交织的金属镍枝晶簇。结果表明：随着电流密度的增大，枝晶簇开始由分形生长形态向多孔交织形态转变，分形维数也随之增大。随着摆动速度的减小，枝晶簇向致密、均匀的多孔交织形态转变明显，分形维数逐渐增大。NiSO4浓度较小时，枝晶簇的分枝较多，形貌较为致密；NiSO4浓度最大时，气泡的析出量大大减少，枝晶簇的分枝显著减少，难以形成多孔交织的组织；分形维数随NiSO4浓度的变化先增大后减小；电解液温度的升高使枝晶簇的形貌向致密型转变，分形维数逐渐增大。

镍；枝晶；射流电沉积；分形

金属电沉积过程中产生的枝状晶具有形式上的对称性和实质上难以理解的复杂性。将分形理论与电沉积相结合，可以从另一个角度来了解枝晶生长动力学。从而为经典电极理论注入新的活力[1]。形态控制是材料制备过程中的一项重要内容。自 1 9 8 4年MATSUSHITA等[2]把有限扩散凝聚模型(Diffusionlimited aggregation，DLA) 成功地应用到金属锌二维电化学沉积过程和分形结构后，国内外学者普遍利用该模型进行电沉积中晶体形态的研究，己取得的成果充分显示了这一模型在应用上的广阔前景。……