CeCl3对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用

作者：徐仰涛^*; 代靖民; 裴亮; 杜海洋; 王超

来源：中国有色金属学报, 2023, 33(03): 886-897.

• 钴
• 工业电解液
• 氯化铈
• 电结晶行为
• 沉积层

稀土元素具有较强的吸附性，可以提高电沉积过程中的形核率，从而通过阻碍晶粒长大来改善沉积层的微观组织。本文为了研究不同浓度的氯化铈(CeCl3)对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用，采用普林斯顿电化学工作站，通过阴极极化曲线、循环伏安曲线和计时电流曲线分析不同浓度的CeCl3对钴电结晶行为的影响；利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析沉积层微观组织及粒径尺寸，并通过X射线衍射分析其择优取向和晶体结构。结果表明：工业电解液中添加不同浓度的CeCl3会使得钴的沉积电位发生负移，过电位增大，形核弛豫时间tm缩短，加快了钴电沉积过程的形核速率；但是添加CeCl3并不会改变钴的电结晶形核/生长机制，在峰值电流之前均为三维瞬时形核方式；随沉积时间的延长，形核曲线逐渐偏离三维瞬时形核曲线并趋于稳定，且钴沉积层晶体结构也不会发生改变，仍为密排六方结构(HCP)。当添加0.4 g/L的CeCl3时，晶粒取向由(11ˉ20)晶面择优生长转变为(11ˉ20)和(10ˉ10)晶面择优生长，沉积层的晶粒分布均匀，晶粒也得到了明显的细化。

• 单位
  兰州理工大学白银新材料研究院; 兰州理工大学