这篇文档属于类型a，是一篇关于超薄镍铜合金箔制备及其电化学腐蚀行为研究的原创学术论文。以下是针对该研究的详细学术报告：
作者及发表信息
本研究的作者包括Linping Yu、Long Chen、Qizhi Chen、Luli Feng、Ziyi Xu、Bo Nan、Xiyue Kang和Yuehui He，分别来自长沙理工大学柔性电子材料基因组工程湖南省重点实验室、广西汇元锰业有限公司、中南大学粉末冶金国家重点实验室和华中科技大学材料科学与工程学院。该研究发表于《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》2021年第103卷，文章在线发表于2021年7月22日。
学术背景
随着电子工业和微系统技术的快速发展，对超薄金属箔（厚度小于20微米）的需求日益增加。与纯金属箔相比，合金箔在磁性、电学、机械性能等方面具有更优异的综合性能，因此在未来市场中更具竞争力。镍铜合金因其在还原性介质和海水介质中的良好耐腐蚀性，已在石油化工和海洋运输行业得到广泛应用。然而，制备厚度小于20微米的超薄镍铜合金箔仍具有挑战性。本研究旨在通过电沉积-真空烧结法制备具有均匀成分、无缺陷表面和高机械强度的超薄镍铜合金箔，并研究其在盐性和酸性环境中的腐蚀行为。
研究流程
研究主要包括以下几个步骤：
1. 镍铜合金箔的制备
- 首先，将铜箔（厚度6.0微米）用1.0 mol/L HCl溶液和去离子水清洗。
- 在电沉积过程中，将铜箔置于含NiSO₄、NiCl₂和H₃BO₃的电解液中，以10 mA/cm²的电流密度进行电沉积，形成Ni/Cu/Ni三明治结构的前驱体。
- 随后，将前驱体在真空炉中梯度加热（600℃ 2小时，800℃ 1小时，900℃ 3小时）进行烧结，以获得致密无孔的镍铜合金箔。
材料表征
- 使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对材料的形貌和相结构进行分析。
- 通过能量色散X射线光谱仪（EDX）对局部区域进行元素分析。
机械性能测试
- 使用微机控制电子万能试验机测量镍铜合金箔的拉伸强度，确定最佳电沉积时间为700秒，此时合金箔的拉伸强度达到187 MPa，镍含量为41.5 wt.%。
电化学腐蚀行为测试
- 使用三电极系统在3.5 wt.% NaCl溶液和不同浓度的HCl溶液（0.5 mol/L、1.0 mol/L、2.0 mol/L）中进行动电位极化和电化学阻抗谱（EIS）测试，评估合金箔的腐蚀性能。
- 通过长期浸泡实验进一步验证合金箔在盐性和酸性环境中的耐腐蚀性。
主要结果
材料结构与成分
- 烧结后的镍铜合金箔表现出均匀的固溶体结构，XRD分析显示其主衍射峰位于44°、51°和75°，对应于Ni-Cu固溶体的（111）、（200）和（220）晶面。
- EDX分析证实了合金箔中镍和铜的均匀分布，无明显的富镍或富铜区域。
机械性能
- 在电流密度为10 mA/cm²的条件下，电沉积时间为700秒时，合金箔的拉伸强度达到最大值187 MPa，此时镍含量为41.5 wt.%。
腐蚀性能
- 在3.5 wt.% NaCl溶液中，镍铜合金箔的腐蚀电流密度（2.927 × 10⁻⁵ A/cm²）显著低于铜箔（1.008 × 10⁻⁴ A/cm²），表明其具有更好的耐腐蚀性。
- 在不同浓度的HCl溶液中，镍铜合金箔的腐蚀电流密度均低于铜箔，且在0.5 mol/L HCl溶液中表现出抗点蚀能力。
- 长期浸泡实验进一步证实了镍铜合金箔在盐性和酸性环境中的优异耐腐蚀性。
结论
本研究通过电沉积-真空烧结法成功制备了厚度为12.0（±0.2）微米的超薄镍铜合金箔，其具有均匀的成分、无缺陷的表面和优异的机械强度。在3.5 wt.% NaCl溶液和不同浓度的HCl溶液中，镍铜合金箔表现出比铜箔更优异的耐腐蚀性。该研究为设计和制备具有优异耐腐蚀性能的超薄合金箔提供了新方法，具有重要的科学和应用价值。
研究亮点
重要发现
- 制备了厚度仅为12.0微米的超薄镍铜合金箔，其拉伸强度达到187 MPa，镍含量为41.5 wt.%。
- 在盐性和酸性环境中，镍铜合金箔的耐腐蚀性能显著优于铜箔。
方法创新
- 采用电沉积-真空烧结法制备超薄合金箔，成功解决了传统方法难以制备厚度小于20微米合金箔的问题。
研究对象的特殊性
- 本研究聚焦于超薄镍铜合金箔的制备及其在苛刻环境中的腐蚀行为，填补了该领域的研究空白。
其他有价值的内容
本研究的补充数据可在https://doi.org/10.1016/j.jiec.2021.07.025在线获取，包括拉伸试验的示意图、烧结过程中孔隙结构的变化以及长期浸泡实验的SEM图像等。这些数据进一步支持了研究结果的可靠性和科学性。