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二硼化钛由于具有各种优异的性能而具有广泛的应用前景。近年来,随着熔盐化学和电化学的发展,为二硼化钛镀层的制备和研究提供了一个新的方向,电沉积二硼化钛镀层的研究成为热点。
本文主要采用TiO2-B2O3-LiF-KF体系和K2TiF6-KBF4-LiF-NaF-KF体系作为电解质电沉积TiB2镀层。
本文利用电化学方法研究了熔盐电沉积二硼化钛的阴极过程,通过电沉积实验分析了实验参数如熔盐温度、电流密度、脉冲宽度、脉冲间隔、电沉积时间和Ti/B摩尔比等等对镀层性能的影响,确定了上述两种电解质体系比较适宜的工艺参数。
研究表明,在上述两种体系中,Ti(Ⅳ)在铂电极上的还原分三步:Ti(Ⅳ)+e→Ti(Ⅲ);Ti(Ⅲ)+2e→Ti(Ⅰ);Ti(Ⅰ)+e→Ti(0)。B(Ⅲ)在铂电极上的还原为简单的三电子一步反应:B(Ⅲ)+3e→B(0)。
熔盐电沉积二硼化钛可以采用直流电沉积的方法和脉冲电沉积的方法,本文的研究表明,采用脉冲电沉积方法得到的镀层性能优于直流电沉积方法。以石墨为基体材料,在TiO2-B2O3-LiF-KF熔盐体系中,采用以下实验参数时得到的镀层表面光洁、厚度以及组成镀层的颗粒均匀一致、与基体结合紧密:温度800℃,电流密度0.6A/cm2,脉冲宽度7.5ms,脉冲间隔2.5ms,工作时间50min,Ti/B摩尔比为1:10~1:15。
而在K2TiF6-KBF4-LiF-NaF-KF熔盐体系中,采用以下实验参数得到的镀层致密、光滑、有金属光泽、组成镀层的颗粒细小、与基体结合紧密:温度700℃,脉冲宽度8ms,脉冲间隔2ms,电流密度0.6A/cm2,工作时间30min,Ti/B摩尔比为1:5。
当以钼为基体材料时,采用以下的实验参数得到的镀层致密、光滑、有金属光泽、与基体结合紧密:温度700℃,脉冲宽度9ms,脉冲间隔1ms,电流密度0.6A/cm2,工作时间30min,Ti/B摩尔比为1:9。