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复合电镀技术国内外研究现状和发展趋势

时间:2019-02-14 09:46来源:毕业论文
早在20世纪30年代左右,苏联、美国等国家的学者们就曾对复合电镀技术进行过探索性的研究。自1949年美国A.Simos获得第一个复合电镀专利,人们对复合电镀进行不断地研究,近年来国内复合

早在20世纪30年代左右,苏联、美国等国家的学者们就曾对复合电镀技术进行过探索性的研究。自1949年美国A.Simos获得第一个复合电镀专利,人们对复合电镀进行不断地研究,近年来国内复合镀层研究主要集中于镍基复合镀层,与镍基复合镀层相比较,铜基复合镀层的研究比较少,就当前的研究现状来看,针对铜基复合镀层的研究还不够深入,对其镀液的配制、工艺需要更加完善,在镀层的形成机理、强化机理方面仍需要做进一步的研究,在纳米颗粒作用机理方面以及镀层的应用领域上,仍存在大量的工作要去完成。采用脉冲电源进行复合电沉积是近年来兴起的一个崭新研究领域,他与直流复合电沉积相比,所得镀层晶粒度小、致密、光亮、均匀,具有良好的防护性能,而且沉寂速率和电流效率高。33235
国外方面,对铜基复合镀层也有着较深入的研究,Celis等人研究了铜-Al2O3复合镀层沉积的动力学和反应机理。Lozano-Morales等人研究了Al2O3纳米粉末铜基符复合电镀的影响因素。Benea等人研究了铜和酸性硫酸铜中ZrO2颗粒共沉积形成的铜基复合镀层的腐蚀行为。Guo等人研究了铜-ZrB2的脉冲复合电镀。
从相关文献查阅中可以看出,虽然铜基复合镀层有很多优点,但是目前复合镀层的应用工作大部分还局限于实验室研究阶段,而且主要体现在铜基复合沉积工艺研究以及复合镀层耐磨性研究。依照镀层功能,铜基复合镀层分为导电镀层、耐磨镀层、自润滑减摩擦镀层等。论文网
1    Cu-Al2O3复合镀层
Al2O3微粒以其高强度、高硬度等优点而在复合电沉积工艺中受到青睐,常扮演着增强相的角色,用于制备金属基复合镀层。陈劲松等[3]基于喷射电沉积工艺制得Cu-Al2O3复合镀层,同时研究了镀液喷射速率、电流密度和Al2O3微粒的添加量对复合镀层中微粒的质量分数的影响,从而进一步分析了复合镀层的成分,表征了晶粒及微粒分布状况。李国俊等[4-5]采用复合电沉积技术制得含α-Al2O3微粒的增强铜基复合镀层,并探讨了镀液成分、添加剂类型、Al2O3微粒的添加量、搅拌方式及搅拌速率、施镀时间等多个工艺因素对复合镀层中Al2O3微粒的体积分数的影响,以期制备出高体积分数的复合镀层。随后,又分别以显微硬度、伸长率和电阻率为指标,考察了复合镀层的机械性能和电学性能。得出结论:复合镀层的显微硬度、伸长率和电阻率的改变归因于α-Al2O3微粒的加入,且受微粒添加量的影响较为明显。不同于上述研究思路,陆伟[6]首先从仿真角度,利用神经网络模型并结合正交试验法,预测了Al2O3微粒的添加量、磁力搅拌速率和电流密度等工艺参数对Cu-Al2O3纳米复合镀层中微粒的质量分数的影响;接着开展试验,验证了仿真结果。朱福良等[7]采用脉冲电沉积工艺制得Cu-Al2O3纳米复合镀层,并研究了脉冲频率、脉冲占空比、搅拌速率和镀液温度等因素对复合镀层显微硬度的影响。得出结论:显微硬度随脉冲频率的增大、搅拌速率的加快和镀液温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,而随脉冲占空比的增大呈现先减小后增大的变化趋势。同样针对于铜基复合镀层的性能,王玉林等[8]则选取磨损率作为评价指标,研究了电沉积Cu-Al2O3复合镀层的耐磨性。结果表明:耐磨性随微粒的质量分数的增大、微粒粒径的减小及复合镀层硬度的增大而增强。同时,采用扫描电镜观察了复合镀层磨损前后的表面形貌。结果显示:存在黏着磨损和磨粒磨损迹象,且磨损程度因微粒的粒径和微粒的质量分数不同而有所差异。鉴于铜基复合镀层展现出较优良的综合性能,为从微观结构层面揭示其原因所在,赵乃勤等[9]借助光学显微镜和扫描电镜开展了研究。分析表明:复合镀层前后期分别存在平面胞状和螺旋脊状两种不同的生长形态,且均受电沉积工艺参数(如电流密度、沉积时间等)的影响。尽管复合镀层的生长形态无法改变,但可通过筛选工艺参数间接控制复合镀层的性能,以获取期望的结果。 复合电镀技术国内外研究现状和发展趋势:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190214/30202.html
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