择要：复合镀层能够改善资料的功能,餍足没有同用处的需要,正在实际中取得了较为宽泛的使用。行使复合堆积还能够制备一些非凡的复合资料。因而,复合电镀与制备工艺技巧,复合镀层的功能和相干机理不断成为钻研的热点,惹起了人们的普遍存眷。本论文连系兵工新资料科研名目对Ni-SiC、Ni-Al_2O_三、Cu-SiC和Cu-ZrW_2O_8复合电堆积制备工艺进行了年夜量的实验,并对Ni-SiC复合镀层的耐磨功能、抗侵蚀功能等进行了测试与剖析。论文还行使轮回伏安、计时安培以及交流阻抗等电化学钻研办法深化探究粉体颗粒对金属堆积电结晶进程的影响,剖析了金属与固体颗粒共堆积的复合机理。

本论文共有九章。实验钻研有六章篇幅,大要可分三个方面:局部钻研与剖析了复合电堆积相干根底实践;第二局部次要钻研了镍基复合镀层,包罗:Ni-SiC与Ni-纳米Al_2O_3复合堆积电化学根底、镍基复合电镀工艺和Ni-SiC复合镀层的功能;第三局部次要钻研了铜基复合镀层,包罗:Cu-SiC复合电镀层制备工艺与电化学堆积根底;新型Cu-ZrW_2O_8复合镀层资料制备工艺等。

一、复合电堆积相干根底实践钻研论文第三章次要探讨了粉体的根本性子与其外表荷电的次要缘由,提出了判别粉体外表荷电性子的办法;并行使镀液中pH值的变动,剖析与表征了粉体正在镀液中吸附离子,尤为是溶液中的氢离子构成外表电荷层的行为,粉体颗粒外表吸附金属离子是其嵌入镀层的首要缘由。论文还借助开路电位探讨了镀液中粉体颗粒,镀液pH,温度、搅拌等要素对电极双电层的影响法则。根据Gugleilmi两步吸附机制关系式探讨了影响复合堆积的次要要素。初步钻研后果以下: 1)TiO_2,SiC,纳米Al_2O_3等粉体均能吸附镀液中的离子,吸附溶液氢离子惹起镀液pH值发作变动。TiO_2正在Watts镀液中PZC约为7.0阁下,镀液pH<7.0,粉体颗粒外表荷正电。粉体外表吸附溶液中离子的缘由是,粉体外表非均质性与外表原子价键没有饱以及,外表晶格离子或外表官能团抉择性溶解等要素而至。 2)镀液中的粉体颗粒,镀液pH,温度、搅拌等要素均对电极双电层形成肯定影响。从开路电位的变动来看,诸要素的影响大抵正在0.001～0.077 V范畴,粉体的影响较年夜,此中以纳米粉体对电位的影响年夜,可达0.077 V。 3)根据Gugleilmi两步吸附机制,正在肯定的体系环境前提下,过电位(电流密度)与粉体复合含量具备指数关系,是影响复合堆积的首要要素。

二、Ni-SiC复合电结晶行为钻研论文第四章次要行使轮回伏安、计时安培以及交流阻抗钻研Ni-SiC复合共堆积的电化学行为,讨论了微米级SiC颗粒对Ni电堆积结晶形核/成长模式和电堆积复原反响进程的影响,行使扫描电镜察看了电结晶初期的形状。次要论断有以下几点: 1)电化学实验标明:Ni-SiC镀液体系电堆积的肇始电位约为-700mV;正在较年夜阶跃电位下(-770～-830 mV),Ni-SiC镀液体系电堆积根本餍足Scharifker-Hills三维刹时形核机制。随阶跃电位负移,Ni-SiC镀液体系电堆积结晶成核孕育工夫逐步缩短,且显著短于纯镍电结晶成核工夫,反映SiC微粒正在阴极外表能促成镍的电结晶成核;交流阻抗谱剖析发现,SiC微粒能升高电堆积进程中的电荷转移电阻。然而,SiC微粒提早堆积起峰电位,乃至升高电结晶峰值电流。 2)扫描电镜察看发现:因为SiC粉体导电性差,以致其外表不容易结晶成核,而且SiC粉体粘附正在阴极外表上因讳饰而缩小了无效阴极外表。因而揣度,SiC微粒匆匆使基质金属的电结晶成核归因于:粉体粘附正在阴极外表扩展了吸附离子的实际外表,同时,镍离子放电集中,复原的吸附原子也富集的缘故。

三、Ni-SiC复合电镀工艺与功能。论文第五章次要借助扫描电镜钻研了电流密度、镀液pH值、粉体浓度与增加剂等工艺要素对镀层中粉体含量以及复合镀层描摹的影响。大抵确定了Ni-SiC复合镀层制备的优化工艺前提,剖析了随堆积工夫,镀层复合组织的演化特性。论文还就重力场,镀液的活动对复合镀层的形状影响进行了探究;测验考试行使电镀工艺调控镀层宏观组织,以改善复合镀层与基体之间的连系情况。论文还经过磨损减重、氧化增重、侵蚀失重等实验办法钻研了Ni-SiC复合镀层的耐磨功能,低温抗氧化才能以及耐3.5%NaCl盐水侵蚀等各项功能;行使极化曲线、交流阻抗谱剖析了Ni-SiC复合镀层正在3.5%NaCl+(H_2O_2)溶液体系中的侵蚀行为。次要论断以下: 1)正在Ni-SiC复合镀层制备进程中,跟着电流密度的进步或镀液pH值的降低,复合镀层中SiC粉体含量呈峰值变动;正在电流密度为3.3 A/dm~2,镀液pH值3.8～3.9时,镀层中SiC粉体的含量较高。镀液中退出过量的增加剂能无效地进步镀层中SiC粉体的含量。 2)跟着镀层中SiC粉体含量的添加,复合镀层的显微硬度随之增年夜。经过分步施镀,调控电镀工艺,能够减缓厚镀层因为内应力过年夜而呈现的镀层零落景象,改善了复合镀层与基体之间的连系;显微硬度测试显示,行使分步施镀,还可完成Ni-SiC复合镀层的梯度化。 3)正在本实验前提下,Ni-SiC复合镀层的耐磨性、抗低温氧化功能均显著优于纯镍镀层。正在3.5%NaCl溶液中,Ni-SiC复合镀层的侵蚀速度与纯镍镀层相称,随浸泡工夫延伸,复合镀层的侵蚀速度逐步减小。增加大批双氧水后,Ni-SiC复合镀层与Ni镀层的开路电位显著正移,侵蚀电流减小,其耐蚀功能有所进步。 4)阻抗谱剖析标明,镍镀层正在浸泡侵蚀初期体现为1个工夫常数,随浸泡侵蚀工夫,出现出两个工夫常数;而复合镀镍层的侵蚀进程只存正在一个工夫常数,这可能与复合镀层致密,孔隙被惰性微粒所关闭无关。

四、Ni-纳米Al_2O_3复合制备工艺与电堆积行为纳米复合电堆积也是今朝钻研的一个热点,本论文第六章对纳米Al_2O_3的扩散与Ni-纳米Al_2O_3镀液体系电堆积的工艺前提进行了讨论。同时行使轮回伏安、计时安培以及交流阻抗钻研了Ni-纳米Al_2O_3镀液体系的电堆积行为,剖析了正在纳米Al_2O_3粉体影响下,镍电堆积结晶成核/成长的模式和复原反响进程的特色。次要论断以下: 1)跟着阴极电流密度的添加或镀液pH的增年夜,复合镀层中的粉体含量有所升高,镀液温度正在30～55℃范畴对镀层中粉体含量影响较小,略呈峰值变动;正在所采纳的紧缩空气以及磁力搅拌形式中,适外地进步搅拌强度将无利于进步复合镀层中的粉体含量。 2)电化学钻研标明:Ni-纳米Al_2O_3镀液体系电堆积的肇始电位约为-740 mV;Ni-纳米Al_2O_3镀液体系电堆积也餍足三维成长模式的Scharifker-Hills模子;正在较年夜阶跃电位-890 mV下,Ni-纳米Al_2O_3共堆积遵照刹时形核机制。其成核孕育工夫显著短于纯镍电结晶的成核工夫,这阐明纳米粉体正在镀液中也将促成镍电结晶成核;然而,没有同的是纳米Al_2O_3粉体并没像SiC微粒能明显升高堆积进程中的电荷转移电阻;别的,纳米粉体笼罩正在阴极外表,同时也会缩小无效阴极面积,提早堆积起峰电位。 3)扫描电镜察看发现,纳米粉体正在复合镀层外表大抵散布平均,但存正在小的团圆,基质金属层出现出“蚕茧状”组织。

五、Cu-SiC复合共堆积工艺与堆积根底钻研。Cu-SiC复合镀层具备高强,耐磨,同时具备高热导,低收缩系数等功能特性,正在电子行业有着广阔的使用前景。论文第七章次要钻研了Cu-SiC复合镀层制备的工艺前提和SiC颗粒对铜电堆积结晶行为的影响。其次要实验论断以下: 1)Cu-SiC复合堆积的初步实验标明:跟着电流密度的添加,镀层中的SiC含量仅略有增年夜。正在镀液中增加大批的增加剂,尤为是正在低电流密度前提下将无利于进步镀层中粉体的含量;正在低电流密度前提下(1 A/dm~2),SiC粉体正在镀层中的含量可达14.07%wt。实验还发现:SiC粉体若先经NaOH溶液浸泡解决,可以无效进步镀层中粉体的复合含量。 2)随镀层中SiC粉体的嵌入量添加,复合镀层的硬度显著进步;SiC粉体正在镀层中含量为14.07%wt时,复合镀层硬度达206.98 Hv。 3)轮回伏安曲线与计时安培曲线标明,镀液中增加SiC粉领会障碍铜的结晶堆积进程。正在阶跃电位70 mV阁下时,Cu-SiC镀液体系的电化学阻抗谱体现为一个略为压偏偏的半圆弧随同正在低频段呈现感抗弧。跟着过电位添加,弧半径逐步减小。阻抗-电位曲线标明,正在正电位约90 mV时,Cu-SiC镀液体系的阻抗值显著升高,反映铜结晶堆积开端发作。复合堆积进程仅对应一个工夫常数。

六、Cu-ZrW_2O_8新型复合镀层资料制备。论文第八章起首行使两步固相烧结法制备了钨酸锆粉体。正在此根底上,测验考试借助电堆积法制备高热导、低收缩非凡复合资料Cu-ZrW_2O_8的工艺前提,并针对该办法的可行性进行剖析与瞻望。次要论断以下: 1)经过600℃+1170℃/24h烧结胜利地制备了ZrW_2O_8粉体;本实验所采纳的两步法分解工艺具备操作简捷,分解粉体中ZrW_2O_8含量高的特性; 2)正在酸性镀铜液中胜利地制备了Cu-ZrW_2O_8复合镀层,正在电流密度2 A/dm~2,镀液pH 1.1,温度25℃下电镀,铜镀层中ZrW_2O_8体积分数能达到～25%。跟着电镀工夫的延伸,粉体正在镀层中的含量略呈峰值变动;增加CTAB或CTAB+SDS将影响复合镀层的描摹,改善复合资料的平坦性,但将升高复合镀层中的粉体含量。采纳间歇式电镀形式可能有助于进步镀层中ZrW_2O_8粉体的复合含量。 3)电堆积制备Cu-ZrW_2O_8复合资料是一个颇有出路的办法。正在10 A/dm~2下,30小时长期延续电镀,复合镀层厚度约为1 妹妹。对复合镀层截面察看标明,正在镀层内、表面面左近散布着较多且较为细小的粉体,而镀层两头局部,粉体含量较少且较粗大,浮现出没有平均的散布,因而,从此需求进一步进步粉体含量和散布平均性。