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电沉积法制备纳米晶材料是一种备受关注的纳米材料制备方法,而高速电沉积在提高制备速度和效率的同时也在一定程度上提高了所制备材料的性能。喷射电沉积、磨擦电沉积和脉冲电沉积都是实现高速电沉积的有效手段,且该三种方法各有特点,本文将脉冲电沉积和磨擦电沉积同时引入到喷射电沉积中,提出了研磨脉冲喷射电沉积这一新工艺。在喷射电沉积的基础上辅以脉冲电源,同时利用喷射电沉积局部沉积的特点对非沉积区域采用硬质粒子进行研磨。同样利用喷射电沉积局部沉积的特点提出了一种多元阵列喷射电沉积制备多层膜的全新的工艺方法。
本文主要研究内容如下:
(1)理论上论证将喷射电沉积、磨擦电沉积和脉冲电沉积结合的可行性,以原有喷射电沉积设备为基础组建研磨脉冲喷射电沉积系统。
(2)利用组建的试验系统在各参数条件下制备纳米晶Ni,采用扫描电镜(SEM)、表面三维形貌仪、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及电化学腐蚀等分析手段,对沉积层的表面形貌、微观组织结构和性能进行了检测与分析。并与普通喷射电沉积制得的Ni沉积层进行各方面的比较,发现该新方法对沉积层表面具有显著的除瘤和整平作用,使沉积过程中的宏观表面始终较为平整、光滑,并能够细化晶粒;其显微硬度和抗腐蚀性能显著提高。
(3)利用测试结果分析研究平均电流密度、脉冲占空比、脉冲频率和阴极转速等工艺参数对所制得的纳米晶Ni结构和性能的影响。
(4)构建了一套多元阵列喷射电沉积系统,利用该系统制备不同工艺参数和具有不同调制波长的Cu/Ni多层膜。对制得的多层膜,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电化学腐蚀等手段观察分析其结构和性能,并进行了初步的工艺试验研究。