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附錄B：中文翻譯脈沖直流在電泳沉積中抑制氣泡合并和控制沉積層形貌的應(yīng)用摘 要在直流電場(chǎng)中，由于水的電解使陰極表面產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極表面產(chǎn)生氧氣，從而讓在水性懸液中電沉積出的沉積層一般都有極大的氣孔。我們已經(jīng)通過(guò)以水性氧化鋁懸浮液為例證明了，可以通過(guò)用脈沖直流代替?zhèn)鹘y(tǒng)的使用連續(xù)直流這一方便且有效的方法來(lái)控和抑制在沉積中出現(xiàn)大量氣泡合并成大氣泡。在合適的脈沖寬度和工作周期下，無(wú)氣泡的沉積層是可以獲得的。沉積的量和氣泡的合并是隨著施加的脈沖電流的密度和工作周期的減少而減少。在施加的脈沖電流密度中我們可以得到讓沉積層光滑且無(wú)氣泡的一個(gè)沉積范圍。如果這樣的范圍在較低的使用電流比較高的使用電流下更寬時(shí)，就意味著在較低的使用電流下更容易控制電沉積。在這一范圍下，沒(méi)有電沉積，然而在這一范圍上，有大量的氣泡合并伴隨著沉積。由于水的電解，在電沉積的過(guò)程可能是以大量的氫氣形成的基礎(chǔ)上。在更大的脈沖密度下，連續(xù)產(chǎn)生更多的大量氫氣導(dǎo)致氣泡的合并，反之亦然。這已經(jīng)通過(guò)檢查作為陰極電極的鈀電極的增重而被證明（鈀電極吸收氫氣）。關(guān)鍵詞：懸浮液；Al2O3；電沉積；脈沖電流1 引 言 電泳沉積在膠體溶液中，在外加直流電場(chǎng)的作用下，帶電膠體粒子在分散介質(zhì)中移向相反電荷的電極表面放電而形成沉積層的過(guò)程。這種方法在最近得到了大量的廣泛關(guān)注，從傳統(tǒng)和先進(jìn)的陶瓷材料的應(yīng)用，涂裝制造薄、厚膜，多層復(fù)合材料，功能梯度材料，混出材料，自支撐零件，微模膠體集成，到納米技術(shù)。電泳沉積的主要優(yōu)勢(shì)和吸引力是其簡(jiǎn)單的設(shè)備，沉積速率高，對(duì)基體的限制小，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在這可靠的過(guò)程中，對(duì)作為綠色涂料含有很少或根本沒(méi)有有機(jī)物的粘結(jié)劑的燒壞沒(méi)有要求。相比其他先進(jìn)的陶瓷工藝技術(shù)，電沉積過(guò)程是非常靈活，因?yàn)樗梢詾榫唧w過(guò)程而輕易修改。特別的是，作為一個(gè)濕過(guò)程，電沉積能通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整操作條件來(lái)控制沉積層的厚度和形態(tài)。 電沉積過(guò)程的主要步驟是懸浮液的準(zhǔn)備，可以讓帶電荷的顆粒穩(wěn)定分散于懸浮介質(zhì)中。大部分有關(guān)電沉積的文獻(xiàn)中已經(jīng)做了用非極性有機(jī)溶劑作為懸浮介質(zhì)的報(bào)告。這顯然是因?yàn)樵陔姵练e過(guò)程中用水來(lái)作為懸浮介質(zhì)所造成的個(gè)別問(wèn)題。存在的主要問(wèn)題是有關(guān)于當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電極上的電化學(xué)反應(yīng)，這反應(yīng)嚴(yán)重降低了沉積過(guò)程的效率和均勻性。首先，水電解形成的氫氣和氧氣可以在陶瓷沉積層上形成氣孔保留。在電極表面上形成的氣泡也可能擾亂粒子的電泳和抑制其沉積。其次，在電沉積中，金屬腐蝕是最常見(jiàn)的。這促進(jìn)電極金屬的氧化和使金屬雜質(zhì)粒子遷移粒子移動(dòng)方向相反的方向遷移。在大多數(shù)情況下，這些雜質(zhì)被保留在沉積層中，作為非均質(zhì)物質(zhì)或在殘余孔隙中，因此出乎了對(duì)他的預(yù)期性。在電沉積中的另一電動(dòng)現(xiàn)象是電滲透水，它包括在外加電場(chǎng)中的液相運(yùn)動(dòng)。這可能幫助沉積層的自脫模，因?yàn)樗铀俳佑|電極的干燥，但也導(dǎo)致形成的厚的沉積層的破裂，作為干燥的后果。偏好用有機(jī)溶液作為電沉積的懸浮介質(zhì)，是由于其密度高，化學(xué)穩(wěn)定性好和因?yàn)槿鄙匐x子而導(dǎo)電率低。然而，大多數(shù)有機(jī)液體的介電常數(shù)低，這有時(shí)可能限制帶電粒子的移動(dòng)，因?yàn)橛坞x能量的減弱。這可能需要應(yīng)用非常高的電場(chǎng)，在可以接受的沉積次數(shù)下獲得合理的成品率。此外，嚴(yán)格的安全防范措施必須被見(jiàn)到，如果有通常是易燃溶劑的有機(jī)物的使用，特別是在高壓、高電流密度的情況下。最后，處理有機(jī)溶劑廢水和治理懸浮液使之回收使用，還有在加熱處理中吸收沉積層破裂后的揮發(fā)性氣體，能防止在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備中引入沉積設(shè)備。但使用水系統(tǒng)是與有機(jī)物相比是具有重要的優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)樗到y(tǒng)需要的應(yīng)用電壓低很多，還有環(huán)境問(wèn)題也可以避免。水的使用也使過(guò)程中的高溫得以控制和更快的運(yùn)動(dòng)，還有更重要的是有益健康，對(duì)環(huán)境友好且成本低。這些優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了發(fā)展水性電沉積以應(yīng)用于陶瓷工藝技術(shù)的興趣。幾種方法已經(jīng)被研究和發(fā)表，在文獻(xiàn)中，最簡(jiǎn)單的方法是進(jìn)行的電沉積電壓低于水的分解電壓（1.23Vat25），但沉積速率是微不足道的也不實(shí)用。Ryan等人研究使用多孔模具分離和抑制泡沫合并在電沉積中，但是發(fā)現(xiàn)這并沒(méi)有用。其他方法包括在電極前面鋪設(shè)離子滲透微孔膜，或分離出兩個(gè)沉積槽要進(jìn)行，讓陰極液在陰極槽，陽(yáng)極液在陽(yáng)極槽。上述方法的缺點(diǎn)是沉積出的生胚密度低，還有生胚在干燥和燒結(jié)過(guò)程中收縮高（高達(dá)30%）。而且，用這種方法沉積出的沉積層只用于離子交換膜。其他研究已涉及在陽(yáng)極沉積帶負(fù)電荷的粒子如像Zn這樣的容易氧化的電極，但是金屬離子從陽(yáng)極材料進(jìn)入懸浮液中導(dǎo)致污染聚集于沉積層。Winkle建議在電沉積聚合物膜時(shí)添加合適的混合物。在電沉積反應(yīng)過(guò)程中氫的形成中伴隨這種使之無(wú)氣的化合物要比生成氫氣和形成氣泡好。Wangetal設(shè)計(jì)了一個(gè)雙室電化學(xué)儀器組成的一個(gè)物理屏障，防止任何被困的氣體或在過(guò)程中產(chǎn)生的氣體從其存在的地方逸出使基體造成缺陷該裝置包含兩個(gè)相鄰槽室和讓兩個(gè)含電解質(zhì)的液體分離的膜，以防止氣體被轉(zhuǎn)移到電荷相反的槽室。這種方法多么復(fù)雜且價(jià)格昂貴。Sakuradaetal通過(guò)在電沉積過(guò)程中在堿性懸浮液中添加對(duì)苯二酚（HQ），獲得了無(wú)氣泡的氧化鋯沉積層在鈀或不銹鋼的陽(yáng)極電極上。在電沉積中，電解產(chǎn)生的氧被認(rèn)為是于對(duì)苯二酚發(fā)生氧化反應(yīng)生成錕（Q）所消耗了，在高pH的堿性溶液中，才能在陽(yáng)極電極上得到無(wú)氣泡沉積層。我們最近的研究表明在鈀陰極上電沉積可以得到高密度無(wú)氣泡的沉積層，因?yàn)殁Z容易吸收氫氣。在以前發(fā)表的文獻(xiàn)中，我們提出了一種在水性懸浮液中應(yīng)用橫流脈沖來(lái)得到密實(shí)且無(wú)氣泡的電泳沉積層。我們對(duì)脈沖電沉積的研究還在繼續(xù)，在這里，我們來(lái)關(guān)注通過(guò)應(yīng)用脈沖電流來(lái)控制大量氣泡合并以獲得無(wú)氣泡沉積層，在水性電沉積中。2 實(shí) 驗(yàn) -氧化鋁粉（堿性磷酸酶50）被用于這次的實(shí)驗(yàn)的平均粒徑在0.20um。首先，通過(guò)在160千瓦，保持10分鐘下，用超聲波破碎法讓團(tuán)聚物破裂被分離。懸浮液的pH通過(guò)用硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)。懸浮液的Zeta點(diǎn)位也可以用激光電泳zeta電位分析儀來(lái)測(cè)量（LEZA-600，大冢電子有限公司，大阪，日本），氧化鋁粉的等電位點(diǎn)（iep）被測(cè)得是pH=7.9。氧化鋁粉表面的正電荷在pH =7.9 以下，負(fù)電荷在pH =7.9 以上。在以前我們的文獻(xiàn)中，對(duì)電沉積實(shí)驗(yàn)也進(jìn)行了相似的方法。尺寸為2cm*5cm*0.4mm的不銹鋼板作為沉積電極和對(duì)極。將電極浸入裝有懸浮液的玻璃燒杯中，讓沉積區(qū)域?yàn)?cm*2cm的面積上，還有讓極間距在實(shí)驗(yàn)中保持為20mm。除非有特別提及，電沉積實(shí)驗(yàn)都要在5vol%的懸浮液中進(jìn)行。脈沖電沉積是在有被周期性的零電流分隔的一系列的平等振幅的直流脈沖電流下進(jìn)行的，用一個(gè)源儀表（型號(hào)2611，吉時(shí)利儀器公司，美國(guó)）。需要的工作周期的簡(jiǎn)單方波脈沖就被使用了。脈沖的工作周期i.e.dc=Ton/(Ton+Tof)是隨開(kāi)著脈沖的時(shí)間(Ton)和關(guān)閉脈沖的時(shí)間(Tof)而變化的。圖1顯示了典型的電流脈沖波是50%的工作周期。除非特別提及，進(jìn)行沉積的開(kāi)著的脈沖（Ton）總時(shí)間是3分鐘。必須指出的是該實(shí)驗(yàn)的實(shí)際時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)3分鐘，并且隨著脈沖寬度的增加而降低。脈沖寬度和工作周期對(duì)沉積數(shù)量和質(zhì)量的影響被研究。所得到的沉積層在空氣中室溫干燥一夜，并與基板一起稱(chēng)重來(lái)確定沉積的重量。沉積的質(zhì)量是通過(guò)用立體顯微鏡對(duì)其微觀形貌的光學(xué)記錄照片來(lái)檢測(cè)。 圖1 50%的工作周期的恒流脈沖的示意圖3 結(jié)果與討論3.1 連續(xù)直流電泳沉積應(yīng)用恒定電流電沉積的首次試驗(yàn)不是在聯(lián)系方式就是在脈沖方式在變化的pH下，實(shí)驗(yàn)顯示在高于等電位點(diǎn)的pH的陽(yáng)極基板上獲得的沉積層要比在低于等電位點(diǎn)的pH的陰極基板上獲得的沉積層的均勻性要差，盡管這樣的言論沒(méi)在文獻(xiàn)中報(bào)道過(guò)，在恒壓電沉積中我們也得出了相似的言論。在陽(yáng)極的斑塊上形成不均一的沉積層。于陰極比，一個(gè)很可能造成在陽(yáng)極形成不均勻的沉積層的原因是氫氣和氧氣在水中的溶解度不同導(dǎo)致陽(yáng)極有更多的氣泡。在25和1bar的壓力下，氫在水中的溶解度約1617.6mg/L，而氧的只有43.3mg/L。因此，氫氣的演變可能是得到溶解或容易地從陰極表面擴(kuò)散出去與氧氣溶解或從陽(yáng)極擴(kuò)散出去。這可能會(huì)導(dǎo)致氧氣在陽(yáng)極附近的停留時(shí)間比氫氣在陰極附近的停留時(shí)間長(zhǎng)。氧氣在陽(yáng)極附近較高的停留時(shí)間將產(chǎn)生不利的影響和限制大量的粒子運(yùn)輸?shù)疥?yáng)極表面而導(dǎo)致的在陽(yáng)極電沉積中的沉積層更加的不均勻。在pH非常接近等電位點(diǎn)（iep）,厚度沉積層似乎在電極表面形成在懸浮液中，但是其對(duì)表面的附著力是很弱的，當(dāng)把電極取出時(shí)沉積層會(huì)脫落。相似的言論，在我們以前研究恒壓脈沖電沉積中也得出過(guò)。低的附著力是由于在低的zeta電位下受范德華力的吸引使大量的粒子自發(fā)聚集和在等電位點(diǎn)附近缺乏強(qiáng)大的靜電排斥力。因?yàn)槲Ω哂陟o電力的影響所形成的集聚。在pH遠(yuǎn)離等電位點(diǎn)時(shí)得到的沉積層的吸引力要高于pH在等電位點(diǎn)附近得到的沉積層的密度。例如：獲得第電泳沉積的密度從5vol%的懸浮液在施加電流為0.004A下減小從約60%在pH4.5到50%在pH7.5。這是在預(yù)料之中的，因?yàn)橛捎谠诟叩膠eta電位下的靜電場(chǎng)斥力使粒子被分散到遠(yuǎn)離等電位點(diǎn)。在等電位點(diǎn)附近，形成的沉積能被靜電場(chǎng)里力壓擠。因此，后來(lái)對(duì)脈沖電泳沉積的研究都是在等電位點(diǎn)附近進(jìn)行的。在高的遠(yuǎn)離等電位點(diǎn)的pH下，氣泡在沉積中合并也被發(fā)現(xiàn)。 圖2 在連續(xù)直流電泳沉積中沉積的量與施加電流的關(guān)系 懸浮液：5vol%，pH：4.5，沉積時(shí)間：3分鐘，電極間距：20mm圖2顯示了在恒定電流電影沉積中，在5vol%氧化鋁懸浮液中，在pH=4.5時(shí)，沉積3分鐘，施加電流對(duì)沉積的量的影響。不出所料，結(jié)果顯示了符合Hamaker定律的沉積的量與電流是線性關(guān)系。圖3顯示了在不同恒定電流的連續(xù)施加下獲得的沉積層的表面形貌。它表明了氣泡的合并會(huì)隨著施加電流的減小從0.004A到0.0005A而減少。這是因?yàn)殡S著電流的減小，水的電解也減少了。我們得到了無(wú)氣泡的沉積層在0.0005A，但是獲得的量很少約22.3mg/cm2 。圖4顯示了電泳沉積過(guò)程中時(shí)間的影響及相應(yīng)的合適電壓。對(duì)于低于0.001A的施加電流，電壓先升高，再達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，恒定時(shí)間約10秒。對(duì)于施加電壓在0.001A和在它以上，電壓會(huì)在初步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定后再逐漸增加。增加的幅度與施加的電流相對(duì)應(yīng)。其中顯示了電壓的升高與氣泡的合并的直接關(guān)系。電壓升高的越慢氣泡合并的越少，反之亦然。Fig. 3. Surface morphology of deposits obtained by continuous DC EPD in constant current mode suspension: 5 vol%, pH 4.5, deposition time: 3 min, inter-electrode distance: 20 mm.圖3 連續(xù)直流電泳沉積過(guò)程中時(shí)間及相應(yīng)的合適電壓的關(guān)系懸浮液：5vol%，pH：4.5,沉積時(shí)間：3分鐘，電極間距：20mm 圖4 電泳沉積過(guò)程中時(shí)間的影響及相應(yīng)的合適電壓的關(guān)系 懸浮液：5vol%，pH：4.5,沉積時(shí)間：3分鐘，電極間距：20mm圖5 沉積的量與每一個(gè)施加電流的脈沖寬度的關(guān)系懸浮液：5vol%,pH：4.5,基體：不銹鋼（316L）,脈沖工作時(shí)間：3min,脈沖周期：50%，極間距：20mm,脈沖值180s, 相當(dāng)于連續(xù)直流電泳沉積3分鐘圖6 在不同的脈沖寬度為0.004和0.006下電泳沉積的表面形貌懸浮液：5vol%,pH：4.5,基體：不銹鋼（316L）,脈沖工作時(shí)間：3min,脈沖周期：50%，極間距：20mm3.2 脈沖電流電泳沉積3.2.1 脈沖寬度的影響 脈沖電泳沉積是在恒定振幅的電流下進(jìn)行，但在不同的脈沖寬度的施加電流下。圖5顯示了沉積的量與每一個(gè)施加電流的脈沖寬度的關(guān)系。必須指出的是脈沖電流180秒，相當(dāng)于連續(xù)直流電泳沉積3分鐘。從圖中明顯可以見(jiàn)到對(duì)每個(gè)施加的直流電流所獲得的最高的沉積量。脈沖電流的應(yīng)用明顯的減少了沉積的量。研究表明沉積的增高是隨施加電流的提高而增高的。對(duì)每一個(gè)施加電壓，在低的脈沖寬度區(qū)域，沉積量起初明顯隨脈沖寬度的增加而增加。增加是逐漸地，并且在進(jìn)一步增加脈沖寬度后沉積量趨向于穩(wěn)定。圖6顯示了在不同的脈沖寬度為0.004和0.006下電泳沉積的表面形貌。它清楚地顯示了兩種施加電流下，連續(xù)直流下形成的氣泡是最多的。在施加脈沖電流后，氣泡減小和減少了。在一般情況下，在沉積層上發(fā)現(xiàn)的氣泡在高的脈沖寬度下要比低的脈沖寬度要多。無(wú)氣泡沉積層被得到，在脈沖電流寬度小于或等于0.005s，施加電流為0.004，并在脈沖寬度為0.001s，施加電流為0.006A。無(wú)氣泡沉積的量為109mg/cm2(在脈沖寬度為0.005s，施加電流為0.004A)和沉積量為56.2mg/cm2（在脈沖寬度為0.001s，施加電流為0.006A）是明顯比連續(xù)直流電泳沉積，在0.0005A下（圖2、3），所得到的沉積量。在不同的相近的脈沖寬度的施加電流下進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)確定沒(méi)一個(gè)施加電流下所得到的無(wú)氣泡的沉積層的變化。圖7給出了一個(gè)全面的圖顯示了每一個(gè)施加的脈沖寬度隨施加電流的變化而變化，在5vol%的氧化鋁沉積的量在鋼鐵基上，pH=4.5時(shí)。類(lèi)似于我們恒定電壓脈沖電沉積的早期觀察，存在有一個(gè)脈沖寬度的范圍的圖。當(dāng)施加電流的脈沖寬度低于范圍的低限沉積不會(huì)出現(xiàn)。此外，還存在一個(gè)脈沖寬度的上限，超過(guò)上限，沉積層就總是含有的氣泡。脈沖寬度在此范圍內(nèi)所得到均勻且無(wú)氣泡的沉積層。例如，脈沖寬度的下限是0.001秒，施加電流為0.004A，上限為0.005秒。這樣的脈沖寬度的范圍被發(fā)現(xiàn)是在低的外加電流下更寬廣和很窄的范圍在高的施加電流下。因此，設(shè)置脈沖寬度是非常關(guān)鍵的，在較高的電流下要特別仔細(xì)。抑制氣泡可能會(huì)更容易控制在低電流時(shí)，由于脈沖寬度的范圍更廣。但是，因?yàn)槌练e的量會(huì)更低，在非常低的施加電流下，對(duì)于想要的沉積量，優(yōu)化是必要的。圖8所示的是電壓隨時(shí)間的不同而變化對(duì)于不同的脈沖寬度，在施加的電流為0.004A時(shí)。這顯示了電壓變化于在恒定直流電泳沉積中觀察到的相似如圖4 顯示的。對(duì)非常低的脈沖寬度為0.005秒，電壓趨向穩(wěn)定狀態(tài)約10秒后，然后保持恒定。對(duì)于高于0.005秒的脈沖寬度，電壓在開(kāi)始在一個(gè)穩(wěn)態(tài)值后趨于不斷增加。巧合的是，無(wú)氣泡的沉積在脈沖寬度0.005秒時(shí)得到。沉積層含有氣泡在更高的脈沖寬度下。這表明，電壓值也是一個(gè)有用的識(shí)別氣泡的指標(biāo)在恒流脈沖電泳沉積中。更高電壓的上升，更多的泡沫形成，反之亦然。 圖7 脈沖寬度與施加電壓的關(guān)系圖，顯示了在脈沖直流電泳沉積中在恒定的電流下，獲得無(wú)氣泡的沉積層的范圍。 懸浮液:5vol%，pH:4.5，基體：不銹鋼（316L），脈沖時(shí)間：3分鐘，脈沖周期：50%，電極間距：20mm 圖.8 在脈沖恒流電泳沉積中電泳隨時(shí)間的變化。 施加電流：0.004A；脈沖時(shí)間：3分鐘；脈沖周期：50%；懸浮液5vol%，pH：4.5；電極間距：20mm3.2.2 工作周期的影響Ton是脈沖周期的一部，它表示電壓是打開(kāi)的和Toff是也周期的一部分，它表示是電壓是關(guān)閉的。通過(guò)改變Ton和Toff我們可以改變施加的恒流脈沖的頻率。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以研究不同的工作周期從1到99的比例觀察對(duì)沉積的量、表面形貌和沉積的密度的影響。圖9顯示了產(chǎn)量和沉積的密度的關(guān)系，在0.004A的施加電流下，當(dāng)工作周期中開(kāi)著Ton的時(shí)間恒定在0.05秒，改變關(guān)著的Toff 。沒(méi)有沉積形成在非常低（低于1）的工作周期。沉積的量增加非常地迅速，在工作周期在1至10時(shí)。沉積的量有線性的增長(zhǎng)在工作周期從10增長(zhǎng)到99時(shí)。工作周期在1%時(shí)形成的沉積是非常薄的，且只形成一小塊部分，這使的密度為被無(wú)法測(cè)量。所有獲得的其它在工作周期高于1%在59%時(shí)得到的沉積的密度保持恒定。這又再次與我們先前的關(guān)于恒壓電泳沉積的研究相同，在其中密度保持不變時(shí)因?yàn)樾纬傻臍饪状蜷_(kāi)并沒(méi)有任何封閉毛孔存在。相應(yīng)的表面形貌如圖10 。它清楚地表明，表面形改變地不明顯隨著工作周期從99%下降到50% 。但進(jìn)一步降低在工作周期低于50時(shí)導(dǎo)致氣泡的合并減少。無(wú)氣泡的沉積量在81.5mg/cm2得以獲得在工作周期在5%時(shí)。圖9 工作周期對(duì)在恒流脈沖電泳沉積中在5vol%的氧化鋁懸浮液中的沉積量和沉積密度的關(guān)系pH：4.5；施加電流;0.004A;開(kāi)著的脈沖周期：0.05sFig. 10. Influence of duty cycle on surface morphology of deposits obtained by constant current pulsed EPD of 5 vol% alumina suspension pH 4.5; applied current 0.004 A, Ton = 0.05 s.圖10 工作周期對(duì)在恒流脈沖電泳沉積在5vol%氧化鋁懸浮液中獲得的沉積的微觀形貌的影響pH：4.5；施加電流：0.004A，Ton：0.05s3.3 機(jī) 理脈沖電流（PC）的應(yīng)用已經(jīng)不是新的和已被廣泛應(yīng)用于金屬電沉積，從他們的無(wú)機(jī)鹽的溶液中。但據(jù)我們所知，它并沒(méi)有被利用到電泳沉積陶瓷粉粒在水性懸浮液中，這可能是因?yàn)椴涣私馄浠镜脑?。事?shí)上，這是顯而易見(jiàn)的在脈沖電鍍的文獻(xiàn)，其中沒(méi)有試圖描有關(guān)于機(jī)理的。對(duì)脈沖電泳沉積仍然懸而未決的主要問(wèn)題是：1）什么使粒子對(duì)沉積遷移到沉積的電極在施加電流為零，在關(guān)閉時(shí)間（Toff）中。2）為什么氣泡的摻入減少在施加脈沖電流時(shí)?，F(xiàn)在知道的是在連續(xù)直流的應(yīng)用中，粒顆的運(yùn)輸是電泳作用和沉積在電極是持續(xù)不斷的過(guò)程。在脈沖電泳沉積中，顆粒的運(yùn)輸從懸浮液中到電極表面似乎是連續(xù)的，甚至在電流中斷時(shí)，可能繼續(xù)其流動(dòng)的慣性在開(kāi)著的時(shí)間（Ton）時(shí)所造成的速度。大量顆粒運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性已被證實(shí)，使用微電泳Mark-（M/s.Rankbrothers Ltd,UK）視頻顯示。顆粒繼續(xù)移動(dòng)，在整個(gè)電網(wǎng)視頻的監(jiān)控中向一個(gè)極性相反的電極保持幾秒鐘在關(guān)閉直流電的供應(yīng)后，在最終停止了移動(dòng)之前。在脈沖恒定電壓電泳沉積中有助于氣泡的合并的原因之一是歸于電流的減小與脈沖值的減小。它確實(shí)是從圖.3中顯示的連續(xù)電流電泳沉積的結(jié)果中證實(shí)，施加電流的減少使氣泡合并減少了但同時(shí)沉積的量也很低。然而，這是耐人尋味的在恒流脈沖電泳沉積中觀察氣泡的減少。那里可以有幾種可能性：1）排放的氫或氧在電極界面可能會(huì)部分?jǐn)U散遠(yuǎn)離基板在電流中斷的持續(xù)時(shí)間中（Toff）和抑制在脈沖電泳沉積中氣泡滲入沉積層中。2）在脈沖中的Ton時(shí)間中水的電解產(chǎn)生的分散氣體的量比簡(jiǎn)單的連續(xù)直流明顯減少。理論上，最后被脈沖聚集的氣體可能是連續(xù)直流中水電解形成的。我們相信，在脈沖電流電解的情況下氣體的形成和耗散是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，對(duì)氣體形成區(qū)的電極表面在脈沖的持續(xù)改變和于以前成功的是不同的。這樣形成的氣體在不同的點(diǎn)上對(duì)每個(gè)脈沖時(shí)間將導(dǎo)致在場(chǎng)的微型和納米氣泡均勻地分布在整個(gè)表面。形成這些小氣泡將不會(huì)產(chǎn)生任何宏觀氣泡在沉積層中。因?yàn)樗环Q(chēng)為從電化學(xué)安培時(shí)間=庫(kù)倫; 96，485 庫(kù)侖= 1法拉第和1法拉第= 1摩爾電子，我們得出在理論上是可行的在每個(gè)脈沖時(shí)間（Ton）脈沖從下面的分解反應(yīng)的寬度，其中兩摩電子產(chǎn)生一摩爾的氫氣： 陽(yáng)極反應(yīng) : 2OH(aq) 1/2O2(g) + H2O(l) + 2e (3.1)陰極反應(yīng): 2H2O(l) + 2e H2(g) + 2OH(aq) (3.2)總電池反應(yīng):H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g) (3.3) 圖11顯示提出了一個(gè)全面總結(jié)，在施加電流下，估計(jì)了氫氣的量在不同的脈沖寬度下。它清楚地表明，在氫氣形成/脈沖信號(hào)比連續(xù)直流下少。此外，較大的脈沖寬度產(chǎn)生較高量的氫氣于小的比。例如，在連續(xù)直流電源中氫氣形成的量在施加0.004A保持3分鐘下是3.7311103毫克。相應(yīng)氫氣形成的量在每個(gè)脈沖時(shí)間為0.1s，這同樣適用于0.004A，是2.072810-6毫克。 Fig11 Possible amount of hydrogen evolved during the ON time (Ton) of each pulse cycle as a function of applied current estimated from electrolysis of pure water pH 7.04.圖11 對(duì)每一個(gè)施加電流的脈沖體系中電泳純水得到的氫氣的量pH：7.04我們直接做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證氫氣形成的量在通過(guò)連續(xù)和脈沖電流電解蒸餾水過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)重量在電泳槽中懸浮的作為陰極的鈀的增重（Pd）陰極，用天平（梅特勒 托利多公司，型號(hào) AG 204