铁族金属与钼合金和富铁铁镍合金(Fe64Ni36)具有良好的耐蚀耐磨性、软磁性能、催化性能以及极低的热膨胀性等性能，是很有价值和前景的功能材料。合金箔作为一种特殊的型材，在工业许多领域具有特殊的用途。目前工业上仍采用传统的机械薄化技术制备金属箔材，其过程复杂，成本高，厚度难以均匀，宽度受到限制，易产生孔洞和晶粒粗大等缺陷，很难达到超长化、超薄化、高密度化和晶粒纳米尺寸化的发展要求。电沉积法制备合金箔材具有一次成型、成本较低、组织细致、厚度均匀、箔材宽而薄，能连续生产等特点，无孔洞和晶粒粗大等缺陷。目前，在工业上国内电沉积合金箔处于空白，因而研究电沉积铁族金属与钼合金箔材和因瓦合金箔材是很有意义和工业价值的。 首次研究了电沉积制备因瓦合金(Fe64Ni36)箔，并针对高铁含量电解液中铁离子的易氧化性的难题，加入了组合稳定剂，改进了酸性硫酸盐-氯化物电解液，增强了Fe<2+>离子的稳定性。分析了电解液成分和工艺条件对合金箔成分的影响，确定了制备因瓦合金箔的电解液组成及工艺条件为：Fe<2+>16～17 g/L，Ni<2+>28～30 g/L，Cl<->12～13g/L，J=14～17A/dm<2>，t=60～62℃，pH=2.5～2.8，阴阳极面积比为1∶2，镍铁联合阳极面积比为1.8∶1。EDS(或化学分析方法)、SEM和XRD分析表明：因瓦合金箔含Fe(64±2)％，表面光亮平整，无孔洞和裂纹，晶粒尺寸为8.7nm，紧密团聚，结构致密，物相为面心立方铁镍固溶体，呈(111)和(200)晶面择优取向。因瓦合金箔厚度为50 μm左右，厚度偏差小于8％，热膨胀系数为1.22×10<-6>/℃(20℃～100℃)，抗拉强度为550MPa，延展率为30％。在10 wt％H<,2>SO<,4>、10 wt％NaOH和3.5 wt％NaCl溶液中，合金箔钝化稳定，钝化区域宽，表现出良好的耐蚀性能。工业试验表明电沉积因瓦合金箔工艺稳定，合金箔厚度均匀，表面光滑平整，物理性能良好。 在电沉积因瓦合金箔基础上，引入钼元素，首次电沉积制备低Mo高Fe纳米晶Fe-Ni-Mo 合金箔。在酸性柠檬酸盐型电解液中加入LGJA稳定剂，以增强电解液中Fe<2+>和MoO<,4><2+>的稳定性。研究了电解液成分及工艺条件对合金箔成分和阴极电流效率的影响，优化后的电解液组成和工艺条件为：J 为 2～3A/dm<2>，t为40℃左右，pH值为4.5左右，硫酸镍120 g/L，氯化镍40 g/L，硫酸亚铁35 g/L，柠檬酸钠125 g/L，稳定剂30 g/L，糖精3 g/L，添加剂0.02 g/L。 FESEM(场发射扫描电镜)、XRD和XPS分析表明低电流密度时箔面平整光亮，无裂纹和孔洞，晶粒呈稍凸起的球状；高电流密度时箔面粗糙，晶粒呈“花菜”形。20℃时晶粒为不规则的球形，40℃时箔面如“细砂”形状，非常致密。pH值对合金箔的表面形貌影响较小。合金的大晶粒由纳米尺寸的亚晶团聚而成，组织致密，晶粒尺寸为6.2nm-12.7nm，物相主要为FeNi固溶体和MoNi4金属间化合物的多相结构。合金箔的微观应力随晶粒尺寸减小呈线性增大。Ni和Fe元素在合金箔中是以金属单质状态存在，Mo元素则以单质Mo、MoO<,2>和MoO<,3>三种化学状态存在。测试表明：低钼高铁纳米晶合金箔拉抗强度为736.2MPa，延展率约为7％，柔韧性能良好；纳米晶合金箔具有很高的电阻率、高的磁饱和感应强度、高磁导率和较低的矫顽磁力，其软磁特性明显优于1J51和1J79合金。这表明了纳米晶Fe-Ni-Mo合金箔拥有良好的高频软磁特性，可应用于高频电磁领域；另外，加入钼可以改善合金箔的性能。 在电沉积Fe-Ni-Mo合金箔的电解液中，继续加入第四元素钴，电沉积制备低钼Fe-Ni-Co-Mo四元合金箔，研究了电解液组成及工艺条件对电沉积纳米晶低钼Fe-Ni-Co-Mo合金组成和阴极电流效率的影响。得到电沉积低钼Fe-Ni-Co-Mo四元合金箔适宜的电解液组成和工艺条件为：硫酸镍20 g/L，氯化镍40 g/L，硫酸亚铁120g/L，钼酸钠8 g/t，硫酸钴10 g/L，柠檬酸三钠110 g/L，硼酸30 g/t，稳定剂30g/L，糖精3 g/t，添加剂20 mg/L；pH为4.5-5，电流密度为1.5-3.A/dm<2>，温度为30-40℃。分析表明：电流密度较小时，箔面平整光亮，结构致密，电流密度大时箔材表面粗糙，同样晶粒也由亚晶团聚而成，晶粒尺寸为5.5 nm，物相为面心立方NiFe固溶体和MoNi<,4>金属间化合物的多相结构，呈现较强的(111)晶面择优取向。箔材的拉抗强度为758.5MPa，延展率约为6％，柔韧性能好；电阻率为92 μΩ·cm，矫顽力为512A·m<-1>，饱和磁感应强度为1.565 T，剩磁为0.076 T，最大磁导率0.155 mn·m<-1>。 根据铁族金属与钼合金的实际应用，同时研究了高钼Fe-Ni-Co-Mo合金的析氢催化性能。引入第四组分Co，可以提高电极的催化活性。比较发现不同组成的合金电极催化活性与铁族金属和Mo组分之间的原子分数密切相关，组成为Ni<,35.63>Fe<,24.67>Mo<,23.52> Co<,16.18>电极具有最高的析氢催化活性，在80℃和200 mA/cm<2>时，过电位为66mV。 采用一种新的处理表面方法，将合金电极浸入含10wt％酒石酸钾钠和30wt.％KOH溶液中，预电解部分浸出合金电极中的Mo和Fe元素，处理后组成为Ni<,35.63> Fe<,24.67>Mo<,23.52> Co<,16.18>电极表面呈现特殊的“蜂窝”型网孔结构，平均孔径约50nm，这种结构大大增加了电极的真实表面积，增强了结构的稳定性。而传统的碱液浸泡法处理的电极表面己被破坏，不能得到“蜂窝”网孔结构。 比较合金电极经预电解处理前后的催化性能，处理后的合金电极的活性得到进一步提高。长期电解和间断电解实验表明Fe-Ni-Co-Mo合金电极具有良好催化活性和稳定性。比较文献中报道的其他铁族金属与钼合金的催化性能，处理后Fe-Ni-Co-Mo合金电极催化性能最高。 采用电位线性扫描、循环伏安方法、恒电位、恒电流和电化学阻抗谱法，以及XRD、XPS和热力学方法第一次研究了Fe-Ni-Mo合金的电化学行为、电沉积机理及电结晶机理。电化学实验表明：在-1.2V左右的区域铁与镍沉积，并诱导钼共同放电，得到平整、晶粒细致、结构致密的Fe-Ni-Mo合金；电沉积Fe-Ni-Mo合金为多组元体系及多步反应过程，在诱导共沉积过程中存在多种电活性物质或多个中间体，电极反应是不逆的；在不同的电位下电极过程表现为电化学控制或电化学和扩散的混合控制；Fe-Ni-Mo诱导沉积比Fe-Ni异常共沉积要容易进行。 XRD分析发现铁镍钼还原产物存在铁、镍、钼及MoNi<,4>。XPS测试表明合金中存在钼的多价氧化物(如MoO<,2>和MoO<,3>)，说明了钼酸钠的还原过程是一个多步还原过程，钼酸钠还原的中间体为多价钼氧化物。热力学分析说明钼酸钠在酸性电解液中水解生成MoO<,3>，MoO<,3>可能随合金沉积或以复合电镀的方式进入沉积层。 由上分析得到Fe-Ni-Mo合金共沉积过程和机理为：MoO<,4><2->+H<+>===HMoO<,4><->HMoO<,4><->+H<+>===MoO<,3>+H<,2>OM(Ⅱ)+Cit<3->===[M(Ⅱ)Cit]<->(M为Fe，Ni)[M(Ⅱ)Cit]<->+e===[M(Ⅰ)Cit]<,ads>[M(Ⅰ)Cit]<,ads>+e===M+CitMoO<,4><2->+Cit<3->===[MoO<,4>Cit]<5->[MoO<,4>Cit]<3->+4H<+>+2e===MoO<,2>+Cit<3->+2H<,2>OMoO<,2>+[M(Ⅰ)Cit]-===[M(Ⅰ)Cit-MoO2]<,ads>[M(Ⅰ)Cit-MoO<,2>]<,ads>+2H<,2>O+4e===Mo+[M(Ⅰ)Cit]<->+4OH<->MoO2+4[Ni(Ⅰ)Cit]<->+4e===[MoO<,2>Ni<,4>]<,ads>+4Cit<3->[MoO<,2>Ni<,4>]<,ads>+4H<+>+4e===MoNi<,4>+2H<,2>O在铁镍钼还原过程中，钼的第二步还原反应较慢，即MoO<,2>还原为金属钼的步骤为速率控制步骤。 Fe-Ni-Mo合金的电结晶过程遵循扩散控制瞬间成核和三维生长方式的机理。Ⅰ与时间t<1/2>呈较好的线性关系；随沉积电位的增大，Ⅰ-t<1/2>曲线斜率也增加，说明晶核数目就越多。平行于表面生长的速度和垂直于表面的生长速度对半球形体核心的生长有很大的影响。当k<,1>>K<,2>时，沉积层为一个平整的表面；当k<,1>时，沉积层的表面呈现出球状形。k<,1>和K<,2>的大小则受电结晶条件的影响。