铁族金属与钼多元合金箔电沉积工艺及其电沉积机理的研究

中南大学博士学位论文铁族金属与钼多元合金箔电沉积工艺及其电沉积机理的研究姓名：罗北平申请学位级别：博士专业：冶金物理化学指导教师：龚竹青20061001铁族金属与钼多元合金箔电沉积工艺及其电沉积机理的研究作者：罗北平学位授予单位：中南大学相似文献(10条)1.会议论文左正忠.周晓荣硼酸在铜-锡合金电镀中的作用19992.学位论文李加新尿素熔盐中稀土-铁族金属合金膜的电沉积及磁特性研究2008稀土(RE)-铁族金属(IG)合金膜具有优异的磁、电、光等性质，多年来已广泛应用于电子、信息、能源等各个领域，对其研究开发备受关注。此外，采用电沉积方法制备此类合金膜具有成本低、效率高、组成易控制等优点。因此，本文采用电沉积方法在低温尿素熔盐中制备了稀土(RE=La,Sm,Gd)-铁族金属(IG=Fe,Co,Ni)合金膜，研究其电化学行为和沉积机理，并对合金膜进行晶化热处理，着重研究其热处理前后的晶相结构和磁特性机理及其相互影响关系等。主要工作如下：1、简要介绍了RE-IG合金膜的发展和应用价值，电沉积方法制备RE-IG合金膜的现状，磁性理论的基本概念和分类，及实现本工作的制备和测试条件。2、利用循环伏安法，研究了RE3+和IG2+在尿素-乙酰胺-NaBr-KBr熔体中的电化学行为，并计算获得IG2+电还原的扩散系数D0和电荷传递系数α；研究了RE3+在熔体中被IG2+诱导实现共沉积的机理，并利用元素的电负性原理进行解释；研究了沉积条件对合金膜的成分和形貌的调节作用机制。3、首次归纳并得出在低温尿素熔体中所制备的系列非晶RE-IG合金膜的磁特性递变规律，且对非晶膜的磁特性机制进行解释；选择优化条件对非晶膜进行晶化处理，研究了退火后RE-IG合金膜的晶相和磁特性变化，及晶化后的磁性机制和晶相结构二者之间依赖关系。3.学位论文杜宇平在低温熔盐中电沉积制备RE-TM非晶态纳米合金膜及其磁性研究2005Sm和Nd与铁族金属的合金既是优良的永磁材料，又是第三代和第四代永磁材料的制备前驱体，Tb-Dy-Fe是已经得到应用并商业化的巨磁致伸缩合金。在尿素—酰胺类低温熔盐体系里面研究以上合金的沉积，并深入研究其磁性参数，既具有学术上的价值，又具有实际的应用前景。本文的研究内容如下：　　1尿素-乙酰胺(12.74mol·L-1)-NaBr(1.43mol·L-1)-KBr(0.11mol·L-1)体系的熔点较低(301.45K)，有过冷现象，在288.15K时仍为液体。　　2研究了Co(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)与稀土离子分别在尿素-乙酰胺低温熔盐中的电化学行为，发现Co(Ⅱ)与Fe(Ⅱ)在该体系中的还原都是一步不可逆过程，并计算了两种离子电还原的扩散系数D和电荷传递系数a。3研究Nd(Ⅲ)，Tb(Ⅲ)，Dy(Ⅲ)，Sm(Ⅲ)与铁族金属离子在尿素-乙酰胺低温熔盐体系中的共沉积。从循环伏安曲线和对沉积膜的EDAX检测，证明了稀土离子和铁族金属离子的确可以在该体系中发生诱导共沉积。　　4分析了不同电位下制备的RE-TM合金薄膜的SEM和XRD图谱，发现所制得的合金薄膜均为非晶纳米膜，分析了不同电位下微观结构的不同及其原因，并用多核络合物中间体机理来阐述形成非晶态纳米结构的原因。　　5对晶化前后的XRD图进行分析，证明晶化后的二元合金是RE2TM17型合金。4.期刊论文罗北平.龚竹青.任碧野.杨余芳.陈梦君.LUOBei-ping.GONGZhu-qing.RENBi-ye.YANGYu-fang.CHENMeng-jun高析氢催化活性和稳定性的纳米晶Ni-Fe-Mo-Co合金-功能材料2006,37(6)在酸性柠檬酸盐-氯化物体系中电沉积得到铁族金属与钼多元合金,通过SEM、XRD和EDS对合金的表面形貌、微观结构和组成进行分析,结果表明Ni-Fe-Mo-Co电极为纳米晶,晶粒尺寸为3.7nm;电解后电极表面呈现蜂窝型网孔结构,平均孔径约50nm,具有很大的真实表面积和机械稳定性.通过比较不同的铁族金属与钼合金电极在30%KOH溶液中的催化性能,表明在Ni-Fe-Mo三元合金中引入Co能进一步提高合金的催化活性.纳米晶Ni-Fe-Mo-Co合金电极在80℃和200mA/cm2时,过电位为66.2mV,与其它铁族金属与钼合金电极相比较,其显示出更高的催化活性.长期和间断电解实验,说明纳米晶Ni-Fe-Mo-Co合金电极具有良好的催化稳定性能.5.学位论文徐常威酰胺低温熔盐中制备稀土钆与铁族金属合金薄膜2002稀土-铁族金属合金薄膜是优良的功能材料,采用电化学方法制备稀土-铁族金属合金薄膜可以简化生产过程、降低成本以及控制合金的组成.该文研究了酰胺-溴化钠低温熔盐体系中铁族金属离子的还原过程及它们与稀土钆离子诱导共沉积过程,开展电沉积稀土-铁族合金薄膜的研究工作.6.学位论文黄华在磁场下低温熔盐中电沉积制备RE-IG非晶态纳米合金膜及其磁性研究2006RE-IG功能材料具有许多优异的特殊性能，深入研究电沉积这类功能材料的制备机理、工艺条件和材料的性能，既具有学术上的价值，又具有很好的实际应用前景。考虑到磁场对稀土、铁族金属离子以及稀土-铁族金属合金这些磁性物质有显著的影响，本研究开展了外加磁场作用下，RE-IG合金膜在尿素低温熔盐体系中的电沉积研究。主要研究内容包括：1利用循环伏安法分别研究了不同磁场下Co(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)与稀土离子Gd(Ⅲ)Tb(Ⅲ)，Dy(Ⅲ)在尿素-乙酰胺低温熔盐中的电化学行为，实验结果表明，Co(Ⅱ)与Fe(Ⅱ)在该体系中的还原都是一步不可逆过程，磁场强度对其还原峰的峰电位和峰电流大小有影响。同时研究发现：Tb(Ⅲ)，Dy(Ⅲ)，Gd(Ⅲ)不同磁场下无法单独在该体系中还原析出。2研究了不同磁场下Gd(Ⅲ)，Tb(Ⅲ)，Dy(Ⅲ)与铁族金属离子在尿素-乙酰胺低温熔盐体系中的诱导共沉积。3研究了磁场强度、磁场方向等对沉积膜组分的影响；采用SEM、AFM和XRD研究了在不同磁场强度、磁场方向下制备的RE-TM合金薄膜的微观形貌和结构，发现所制得的合金薄膜均为非晶纳米膜，磁场强度和磁场方向，对合金膜的成分、微观形貌和结构有影响。4采用晶化法，对不同磁场条件下制备的沉积膜进行了晶化处理，用SEM、AFM和XRD观察和研究了晶化前后材料的形貌、结构变化；实验结果表明，晶化后材料的组成、结构和形貌，随材料生长过程中不同磁场方向而变化。5通过测磁滞回线、不同温度下合金膜磁化强度与外场的关系等对所制备的纳米非晶合金进行了磁性表征；发现通过外加磁场可以改变合金膜的磁性。7.会议论文张景双.安茂忠.杨哲龙.屠振密电沉积锌基合金工艺发展及合金的耐蚀性1998该文重点综述了锌与铁族金属形成二元合金的电镀工艺及合金的耐蚀特性，其中主要对锌—镍、锌—钴、锌—铁合金作了较详细的论述和讨论。8.学位论文牛立斌电沉积Ni-W-P合金镀层的研究2006电沉积Ni-W-P合金镀层易形成非晶态结构，因此具有较强的耐腐蚀性和优良的电催化性能，受到人们的极力关注。本文以电沉积Ni-W-P合金为研究对象，以镀层在酸性介质中的腐蚀率和镀层的金相组织为考察指标，通过单因素试验，确定镀液中的各个组份浓度和工艺条件的变化对镀层质量的影响。提高硫酸镍的浓度，可提高沉积速率，但浓度过高，镀层中晶核的长大速度大于形成晶核的速度，不利于形成致密的镀层，影响镀层的耐蚀；钨、磷在铁族金属的镀液中，被诱导沉积，二者均可细化镀层组织，但是镀液中钨酸钠和次亚磷酸钠浓度不能太高，否则镀层的内应力升高，产生裂纹；柠檬酸作为络合剂，加大其使用量，能得到较致密的镀层，但加入量过大，增加了金属的析出难度；提高阴极电流密度可形成较致密的镀层，但过高的电流密度，使孔隙率增大，影响镀层的质量；电沉积的温度升高，可提高沉积速度，提高镀层的质量，但过高会加大液体的损耗。在单因素试验的基础上，通过正交设计试验，找出了电沉积Ni-W-P合金镀层较佳的镀液组成以及工艺条件：NiSO4·6H2O80g·L-1、Na2WO4·2H2O：170g·L-1、NaH2PO2·H2O20g·L-1、H3BO320g·L-1、C6H8O7·H2O230g·L-1、光亮剂1g·L-1、表面活性剂0.1g·L-1、Jc=6A·dm-2、T=50℃、t=2.5h、pH=3。并对在此条件下电沉积出合金镀层进行EDAX能谱、XRD和SEM测试和分析，结果表明：得出镀层的成份为Ni：86.64％、W：6.21％、P：9.15％，镀层金相组织均匀，致密具有非晶态结构。本试验将Ni-W-P、Ni-W、Ni-P三种合金镀层，以及常用的316L不锈钢四种材料在酸中的耐蚀性进行了比较，发现前三种镀层的耐蚀性均超过了常用的316L不锈钢。但三元合金的耐蚀性优于二元合金。同时对Ni-W-P镀层在镀态和经200×0.5h热处理后两种情况下的耐蚀性进行了比较，发现合金经热处理后的耐蚀性强于镀态的耐蚀性，因为其晶态结构变化不大，和镀层表面有一层氧化膜，使其耐蚀性增强的原因。本试验还对Ni-W-P、Ni-W、Ni-P三种合金镀层的电催化性能进行了比较性试验，并通过理论分析，得出结论：它们的电催化活性依次为Ni-W-P＞Ni-P＞Ni-W，说明Ni与过渡金属形成合金以及与电负性高的元素形成合金均有助于提高其析氢电催化活性，且与电负性高的元素形成合金的效果较好。9.会议论文黄美玲.莫烨强.李伟善.吴飞锌铁合金阴极异常共沉积行为的研究2009@@二元金属共沉积的条件是两种金属的析出电势要十分接近或相等.而铁(-0.441V)、钴(-0.277V)、镍(-0.250V)等铁族元素的标准电极电势比锌的标准电极电势(-0.762V)明显要正得多,但许多研究合金电沉积的文献报道都发现;在一定的电镀工艺控制条件下,锌却可以比铁族元素铁、钴、镍优先沉积,使得铁族锌基合金镀层中电势较正的铁族金属的含量比其在镀液中的含量少得多,我们把这种现象称为异常共沉积.在研究发展铁族锌基合金电镀技术的同时,研究者试图从不同角度,结合实验对异常共沉积现象进行了许多探索性的解释,但对异常共沉积的规律及其出现的原因未能完全解释清楚[1-5],因此,探明异常共沉积的规律一直是铁族锌基合金电沉积研究的焦点之一.本文利用循环伏安和阳极溶出法对碱性锌酸盐体系Zn-Fe合金的异常共沉积的产生条件及各种影响因素进行了系统研究,期望对Zn-Fe合金共沉积的规律及形成机理有更深入的认识.10.会议论文屠振密.杨哲龙.安茂忠.张景双电沉积锌基合金工艺发展及合金的耐蚀性1998该文重点综述了锌与铁族金属形成二元合金的电镀工艺及合金的耐蚀特性，其中主要对锌—镍、锌—钴、锌—铁合金作了较详细的论述和讨论。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：799273c1-3344-4eea-856b-9e1800cc1dff下载时间：2010年10月23日