高频脉冲电沉积纳米sic-ni复合镀层制备与研究.pdf

北京交通大学
硕士学位论文
高频脉冲电沉积纳米SiC-Ni复合镀层的制备与研究
姓名:刘为霞
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:杨玉国
20060301
摘要的研究。主要实验内容包括以下几个方面:通过实验选择合适的表面活性剂,其目的是使纳米帕T谕剂及复配使用的阴阳离子表面活性剂,通过沉降实验、粘度测试对瓦得了表面光洁平整、拷细摺⒂牖式鹗艚岷狭己玫哪擅譻—复合镀层。在此工艺基础上,本文通过改变镀液中俊⒌缌髅芏取的关键因素。随着镀层内⒘:康脑黾樱撇阆晕⒂捕仍龃蟆米甆春隙撇愕奈⒐坌蚊病J笛榻峁砻鳎郝龀宓缍苹竦玫亩撇晶粒度小,表面致密、均匀。本文对纳米复合镀层的电沉积工艺及性能进行了较为系统特镀液中得到较好的分散。选用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性特镀液的分散性进行了测试,找到使纳米帕T谕咛囟埔褐蟹稚⒔好的表面活性剂。采用频率为高频脉冲电源,在铜基上优化了电镀工艺,获脉冲电源的频率、镀液温度等电镀工艺参数获得了镀层内不同的纳米甆春隙撇悖⒍远撇愕挠捕冉辛瞬馐浴J笛榻峁砻鳎电镀工艺条件的改变会影响纳米狽春隙撇愕某粱俾省⒍撇阒⒘5暮考岸撇愕挠捕取6撇阒蠸微粒的含量是影响复合镀层利用透射电子显电镜蜕璧缱酉晕⒕观察了纳关键词:复合电镀、纳米颗粒、复合镀层、表面活性剂北京交通大学硕士学位论文
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第一章文献综述脉冲·春隙撇愕姆⒄估泛脱芯肯肿脉冲电镀的第一篇专利是年公开发表的。年罗博特郎公司提出的一种高压电镀法就是今天的脉冲电镀法。年波普科夫芙岢雎龀宓缍频牧笥诺恪T暌郧埃冲电源的容量最大不超过。年以后,国外脉冲电镀发展很快,但是在~年问,由于脉冲电镀电源只是由电气工程师设计而没有电镀工程师参加,所以脉冲电镀电源的设计没有多大的变化和发展。在~年,由于脉冲电镀电源的设计者和电镀工作者合作,使电源更多地考虑到工业生产的需要,因此推动了脉冲电镀的发展。—春系缍萍际踝钤缬暧墒热丝J佳芯浚搅六十年代,随着电镀工艺的发展,复合镀工艺也在不断完善和提高。其后,西德研制了春隙疲毯笥钟蠩、裙ひ沼糜生产中。主要应用于内燃机和汽车发动机零件,提高汽缸体在恶劣工近年来,德国疚L岣逳猻复合电镀的高速化,采用在膕微粒,在电流密度为痙的条件下,其电流效率为%,硬度比瓦特镀层高,内应力小,磨损量大为降低,疽呀ù朔ㄓ糜谄捣⒍钠啄诒砻娴牡缍啤日本铃木公司将—春隙撇阌糜谒ǔ宄谭⒍钠啄谇唬在使用中镀有该镀层的汽缸内壁的磨损量是通常铁套汽缸的%,与镀况条件下的耐磨损性、耐蚀性和机械性能。氨基磺酸盐镀液中加入卜硬铬相比,可降低成本%~%。北京交通大学硕士学位论义
脉冲电镀的基本概念和理论在国内,武汉材料保护研究所于昕J佳芯坎鄱破捣⒍机—春隙撇愎ひ眨浜竽暇┖娇昭г豪钔良蔚热艘捕訬猄耐磨复合镀层进行了探讨。随后,吴玉程通过复合电镀获得含%~%母春隙撇悖淠湍バ员饶岣吡ィ忠驯挥糜诖嬗哺性极好,用于发动机汽缸内壁,比镀铬层的耐磨性提高了蹲笥摇脉冲电镀是一电化学过程。它包括阳极过程、液相中的传质过程缜ㄒ啤⒍粤骱屠┥⒐以及阴极过程。一般说来,阴极上金属电沉积的过程是由传质步骤、表面转化步骤、电化学步骤和新相生成沉积与结晶两个方面。脉冲电镀是一个电结晶的过程。它除了有新的粱胱拥娜芗粱潭戎绷饔跋炖胱忧ㄒ瞥鏊堑娜芗粱镀层。白晓军也制备出硬度为的复合镀层,其耐磨虽然这些都取得了可喜的成果,但是在我国工业生产中至今没有得到广泛的应用。步骤串联组成的。电结晶过程是指,金属离子放电后进入沉积层的晶格而成为“定居”原子的全过程,它包括在运动变化着的电极表面上固相金属沉积并有秩序地排列成稳定的结晶结构以外,还常常伴有其他的电化学反应:如气体的生成或其他可溶性离子的共沉积等。影响电结晶过程的历程和动力学特征的主要因素有:ǖ绮愕慕峁购统粱胱釉谒ǖ绮隳诘呐ǘ龋苯佑跋斓结晶的速率。境而进入生长着的晶格所需能量的大小。芤河虢鹗艏涞牡缥徊睿绕涫枪缥坏拇笮≈苯佑虢峋北京交通大学硕上学位论文
.龀宓缍频幕靖拍的形成与生长过程的机理密切相关。而这一过电位的大小又决定着电流密度的大小。电位与电流密度之间的关系一般用极化曲线表示,它反应了电镀过程动力学的基本特征。导电两种电场问电子转移的速率有关,而且和金属电沉积过程种反应粒子的液相传质、阴极上的转化和还原析出以及形成电结晶体的速率缂ǎ芤航缑嫠ǖ绮进入溶液,或者溶液中离子得到电子后沉积到电极上来,使原来的平衡破坏。这样,界面上发生的氧化一还原反应,使电极表面上带上正电蚋旱,使溶液中带有相反电荷的离子密集在靠近电极的一侧,跫ḿɑ屠┥⒉极通电后,阴极电位就偏离平衡电位并向负的方向移动,这种现象称阴极的极化现象。由于极化