In order to improve the purity,compactness and uniformity of magnetron sputtering deposited films at a lower cost,a dual-chamber DC heating filament auxiliary ion source was designed which can activate oxygen.The working parameters of the auxiliary ion source were changed in the experiment to explore their influence on the optical parameters of the films deposited by magnetron sputtering coater.By comparing the transmittance,refractive index and relative thickness of the films which was deposited under different processing conditions,it is finally proved that the auxiliary ion source designed in this work can improve the transmittance,refractive index and uniformity of the single-layer films of Ta2O5 and SiO2 which was coated in this experiment.Thus,the coating quality and effective coating area of the original magnetron sputtering coating machine are improved,and it does have certain practical significance for improving the efficiency of the coating.
By means of UV-Vis（Ultraviolet-visible） spectrophotometry and scanning electron microscopy, the effects of bath immersion, water bath ultrasonic treatment and bath immersion plus water bath ultrasonic treatment on the surface state of ZHL-02 cyanide-free silver plating layer were studied.The results showed that the surface condition of the samples after soaked in plating solution for 15-30 s, or sonicated for 3-5 min in a 40 ℃ water bath, or soaked in plating solution for 20 s first, and then sonicated for 3-5 min in a 40 ℃ water bath were all white and bright, and the particle size of the plating layer was 18-22 nm, and the reflectivity was more than 90% in the range of 460-700 nm.The treatment process of using bath for 20 s and then ultrasonic treatment for 3-5 min at 40 ℃ is better than the previous two methods, which is more suitable for large-scale industrial production.
以表面改性的镀银空心玻璃微珠(HGMs@Ag)和铝粉为低发射率填料,氧化铁黄和氧化铁红为着色颜料,涤纶织物为骨架基材,水性聚氨酯树脂为成膜物,制备了沙土色光学红外隐身涂层.采用红外发射率测试仪、光谱反射率测试仪、光泽度仪、扫描电子显微镜以及电阻测试仪等对样品进行了分析表征,讨论了硅烷偶联剂KH560用量对HGMs@Ag粉体电阻值和发射率值,以及涂料黏度、涂层色差、镜面光泽度、光谱反射率以及红外发射率的影响.研究结果显示,HGMs@Ag经硅烷偶联剂KH560改性处理后,粉体的发射率和电阻值均增大,但同时硅烷偶联剂对改善涂层界面有着重要作用,当KH560质量分数为1.2%时,制备涂层性能最佳,其光学性能满足GJB 1082-1991《伪装网用颜色》中的SE3453沙土色要求,涂层在8～14 μm波段红外发射率为0.527,具有实际应用价值.
以改善30CrMnSi钢中温磷化膜性能为目的,开发了基于氟化镍为促进剂的中温磷化配方.利用开路电位-时间(E-t)曲线研究了氟化镍的促进作用,利用单因素实验考察了柠檬酸和磷化时间对磷化膜性能的影响,通过正交试验优化了磷酸二氢锌、硝酸锌、磷酸、氟化镍的含量.结果表明:当氟化镍含量达到0.8 g/L时,促进了磷化膜的生长过程,磷化反应效果明显;单因素实验和正交试验优化的磷化配方为磷酸二氢锌 30 g/L、硝酸锌 80 g/L、磷酸 8 g/L、氟化镍2 g/L、柠檬酸添加量为1.2 g/L,在60℃下磷化6～10 min.
电解铜箔是电子行业的重要原材料.金属钛因其密度低、耐腐蚀性能好是制备电解铜箔用阳极的理想基材.本文对电解铜箔用钛阳极进行了概述、介绍了钛阳极贵金属涂层制备方法、钛阳极贵金属涂层改性方法及电解铜箔用钛阳极涂层现存问题,并提出了今后的发展方向.
为了提升Q345钢的表面耐磨性和耐蚀性能,采用可编程逻辑控制器(PLC)控制激光熔覆工艺,以F60合金粉作为熔覆材料,制备了无Y2O3的涂层和添加Y2O3的涂层,对比分析了两种涂层的物相组成、显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能.结果表明,无Y2O3涂层和添加Y2O3涂层中都含有ɑ-(Fe,Cr)、ɑ-Fe、(Fe,Cr)7C3、γ-(Fe,Cr)和CrFeB相,且添加Y2O3涂层中还出现了Y2O3相;两种涂层都与Q345钢基体结合良好;添加Y2O3涂层的晶粒尺寸和二次枝晶臂间距都小于无Y2O3涂层,且添加Y2O3涂层枝晶区域的Fe和B元素含量低于无Y2O3涂层;相同涂层距离处,添加Y2O3涂层的硬度都高于无Y2O3涂层,且都明显高于基体;无Y2O3涂层和添加Y2O3涂层的耐磨性和耐蚀性都优于Q345钢基体,且添加Y2O3涂层的耐蚀性和耐磨性高于无Y2O3涂层,这主要与涂层中存在(Fe,Cr)7C3和CrFeB等硬质相、添加Y2O3涂层的晶粒和二次枝晶臂间距更加细小等有关.
以聚丙烯酸钠(PAAS)为保护剂,氯金酸溶液为前驱体,采用水合肼还原氯金酸的化学还原法成功地制备了单分散的纳米金粒子.利用X射线衍射(XRD),紫外分光光度计(UV-vis),透射电子显微镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析测试设备对样品进行了深入的研究与分析.讨论了反应条件对纳米金粒子粒径和形貌的影响.研究表明:所得到的纳米金粒径较小,分布较为均匀;氯金酸溶液用量、PAAS溶液用量和还原剂用量等对纳米金粒子的粒径影响较大.在本研究中,当PAAS溶液(0.1 g/L)用量为5 mL、氯金酸溶液(2 g/L)用量为1 mL、水合肼(85%)用量为4 mL时,所制备纳米金的粒径最小,平均粒径约为50 nm,均匀地分布在20～60 nm之间.
酸性电镀铜是重要的电子互连制造技术之一.为解决其工业生产过程中,聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)稳定性欠佳,导致镀液老化,使添加剂监控失效、镀液均镀能力下降和镀层结瘤等问题,通过电化学实验、定量分析实验和电镀实验,研究了巯基丙烷磺酸络二铜(MA)作为电子互连中酸铜电镀加速剂的特性.结果表明,MA能够直接替代原配方中的SPS和MPS,作为酸铜加速剂使用,且工作浓度更低,具有更宽的CVS分析线性区间,能够提供更准确的定量分析结果,在微通孔保型电镀中表现出良好的均镀能力,并能实现微盲孔的超级填充,不改变铜镀层的金相织构等,展现出广阔的应用前景.
采用超声波辅助电沉积工艺在20#钢基体上制备Co-Mo-P镀层,并研究超声波功率对Co-Mo-P镀层的形貌、成分、厚度、硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能和磁性能的影响规律.结果表明:不同超声波功率下电沉积的Co-Mo-P镀层致密性和厚度存在差异,导致硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能和磁性能差别较大.超声波功率为150 W时电沉积的Co-Mo-P镀层成分较均匀,孔洞缺陷少且晶粒结合更紧密,其厚度、硬度、电荷转移电阻、最大相位角、矫顽力和饱和磁化强度分别达到11.4 μm、460.5 HV、3623.2 Ω·cm2、68.2 °、769.3 Oe、92.7 A·m2/kg,摩擦系数仅为0.52,相比于常规Co-Mo-P镀层表现出高硬度、优良的耐磨性能、耐腐蚀性能以及磁性能.由于在一定范围内提高超声波功率起到较好的强化扩散传质效果,细化晶粒并促使晶粒结合更紧密,Co-Mo-P镀层的厚度增加,致密性逐步改善,因此其性能提高.
为提升材料科学与工程专业和材料化学专业本科生结构功能一体化材料设计能力,设计了"电化学沉积制备磁纳米线阵列及磁反转机制"综合性研究实验.实验过程涵盖了电化学制备、微结构表征、磁性能测试,以及利用FORCs技术分析磁反转机制等知识.该实验设计通过多维度、多层次设计实验内容和科研全流程模拟,可提升学生的现场实验操作技能和实验设计能力,帮助学生深入了解材料电化学制备及其磁学性质,掌握相关仪器的操作,提升分析实验数据和解决问题的能力,有助于学生科学素养的养成.
为了提升汽车用AZ91镁合金的表面耐磨性和耐蚀性,采用激光熔覆的方法在AZ91镁合金基体表面制备了A + x wt.%(Zr+B4C)熔覆层(x=8、16和24),研究了(Zr+B4C)含量对熔覆层物相组成、显微形貌、硬度、耐磨和耐蚀性能的影响.结果表明,Al + 8 wt.%(Zr+B4C)熔覆层由Al12Mg17、Al3Mg2、Al9.83Zr0.17、ZrC和AlB2组成,提升(Zr+B4C)含量至16%和24%时,熔覆层中还形成了Al3Zr相,且(Zr+B4C)含量越大熔覆层中ZrC相含量更高.3种激光熔覆层和过渡区的硬度都高于AZ91镁合金基体;在距离熔覆层表面相同距离时,Al + 16 wt.%(Zr+B4C)熔覆层的硬度要高于Al + 8 wt.%(Zr+B4C)熔覆层.3种激光熔覆层的最大摩擦系数和平均摩擦系数都小于AZ91镁合金基体,且磨损率都小于AZ91镁合金基体;3种熔覆层的耐腐蚀性能都优于AZ91镁合金基体,(Zr+B4C)含量为16%和24%时熔覆层的耐腐蚀性能相当,且优于(Zr+B4C)含量为8%的熔覆层.Al + x wt.%(Zr+B4C)熔覆层中适宜的(Zr+B4C)含量为16%,此时熔覆层具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能.
当前印制线路板的孔金属化主要通过化学镀铜工艺来实现.但其成分体系复杂,工艺操作繁琐,活化处理所需的贵金属成本高昂,而且其使用的还原剂甲醛具有致癌性.显然,这些不足已经无法满足印制线路板升级发展对表面处理的高要求.为此,本文分析了近些年环保型化学镀铜、钯胶体工艺、黑孔化工艺以及导电聚合物工艺等新型的金属化工艺的研究现状及存在的问题,并阐述了导电聚合物工艺的优越性和实用性.
研究无氰镉钛镀液中钛离子含量变化对其中金属的电结晶行为、镀层组织结构、耐蚀性以及渗氢特性的影响.通过阴极极化曲线、阶跃计时电流曲线分析无氰镉钛电沉积过程及形核方式;采用模拟海水浸泡实验,利用交流阻抗和塔菲尔曲线分析镉钛合金镀层耐蚀性;利用X射线衍射仪研究镀层晶体结构的择优取向变化;通过SEM观察了镀层微观形貌;通过渗氢实验测试分析镉钛镀层对阻挡还原氢渗透能力的影响.镀液钛离子浓度的增加,金属的沉积电位和析氢电位负移,镉钛沉积由连续形核转变为瞬时形核,镀层的整平性和组织的均一性也随之增加,择优取向由(101)晶面转向(110)晶面.镀液中钛离子浓度增加时,镀层的自腐蚀电流密度有略微上升的趋势,但均在10-6数量级.镀层的防渗氢性能随钛离子浓度增加而有所下降.镀液中钛离子浓度在2～3 g/L范围内时,所得镀层的耐蚀性及阻止还原氢渗透的能力较好.
采用电子显微镜配合能谱分析、镀锡板模拟气雾阀酒精浸泡实验和电化学实验,对气雾阀经过酒精浸泡后出现黑点缺陷的发生原因进行分析.实验结果表明,气雾阀在酒精中产生黑点缺陷的原因为气雾阀表面锡层会受到破坏而暴露出合金层.合金层与纯锡层同时暴露于酒精中组成电偶,发生了电化学腐蚀.
传统中高温磷化工艺能耗高、产生磷化渣多、采用的促进剂对环境危害较大;电解磷化工艺虽然成膜时间短、生产效率高,但是生成的磷化膜耐蚀性较差.因此,本文对传统磷化工艺、电解磷化工艺进行改进,开发了一种超声辅助电解磷化工艺,研究了超声波作用下工艺参数、主成膜组分浓度对磷化膜性能的影响,并借助微观形貌图和X射线衍射仪(XRD)对超声的促进作用进行了探究.研究结果表明:超声辅助电解磷化并未改变磷化膜物相组成,其主成分仍然为Zn 3(PO4)2·4H2O,但是生成的磷化膜相较于电解磷化晶粒尺寸更小,晶粒间排列更紧密,致密性更好.此外,超声辅助电解磷化适宜的工艺参数和主成膜组分浓度为:温度35℃,电流0.5 A,超声功率150 W,氧化锌30 g/L,磷酸128 g/L,硝酸锌110 g/L,此时磷化膜厚度适中,耐腐蚀性更强.
采用摩擦辅助电铸技术,研究当阴极电流密度为4.0 A/dm2时,钴-镍阳极面积比的变化对镍钴合金电铸层显微硬度、组成和结构的影响.结果表明:当钴-镍阳极面积比由15%增大到25%时,镍钴合金中钴含量显著增加,从43.5%增加到63.5%,镍钴合金铸层显微硬度从603 HV提高到635 HV;当钴-镍阳极面积比继续增大到55%时,钴含量几乎不变,但显微硬度仍从635 HV提高到671 HV,电铸层晶粒呈逐渐细化的趋势.各镍钴合金电铸层均具有面心立方结构和密排六方结构.
针对碳化硅基底深刻蚀过程中镍掩模的厚度会影响刻蚀效果,为解决电镀镍时电镀速率不同从而导致厚度无法保证的问题.采用COMSOL Multiphysics软件对阴极镀层厚度进行模拟的方法,研究了不同电导率对电镀速率的影响.通过对比相同条件下实际电镀速率来验证仿真的可靠性.结果表明:在50℃下,当电导率为15 S/m时,阴极镀层速率为408.3 nm/min;在相同条件下进行实验,测得实际电镀速率为425.5 nm/min,验证了仿真模型的可靠性,为电镀镍工艺优化以及SiC硬掩模刻蚀提供了仿真依据.
针对镀锡板与涂料的表面张力不匹配所导致的缩孔问题,采用达因笔检测镀锡板表面张力,并进行印铁测试,以观察缩孔情况,还通过热重分析与X射线光电子能谱研究了镀锡板表面油膜、钝化膜与氧化膜在印铁环境中的变化.结果表明:油膜对镀锡板表面张力与印铁缩孔有一定影响,当涂油量由2 mg/m2增加至6 mg/m2时,表面张力由29 mN/m降低至27 mN/m,出现印铁缩孔;钝化膜在3～7 mg/m2范围内对镀锡板表面张力与印铁缩孔无直接影响;氧化膜对镀锡板表面张力与印铁缩孔有明显影响,当氧化膜量增加到1.99 mC/cm2时,表面张力降至27 mN/m,出现印铁缩孔.预烘烤可使表面DOS油提前挥发,且能使氧化膜中不稳定的SnO转化为稳定的SnO2,有利于避免印铁缩孔问题.
针对直升机驾驶舱内仪表板、驾驶员操纵杆等零部件的防视觉疲劳、耐蚀性、尺寸精度、耐磨性等特殊性能需求,开展常用黑色无机膜层适用性研究.对黑色镀覆层、PVD多元梯度纳米黑色涂层及低温渗氮-黑色氧化复合层(LTN-O)开展宏观及微观形貌、紫外及可见光吸收率及反射率、干湿交替中性盐雾试验及磨损率检测并做对比分析.结果表明:经纳米封闭后几组黑色镀层、PVD黑色涂层、LTN-O黑色复合层均可满足盐雾试验要求;电镀锌-镍合金黑色钝化、PVD黑色涂层及LTN-O黑色复合层的耐磨损性能优于其它膜层;PVD黑色涂层和LTN-O黑色复合层薄、厚度公差小;LTN-O黑色复合层及PVD黑色涂层与其它黑色镀层相比,对紫外及可见光漫反射的吸收率低.
对Al-Cu-Mg合金在单一植酸溶液、植酸+Zn2+溶液、植酸+Mn2+溶液中分别进行化学转化处理.结果显示,合金在植酸+Zn2+溶液和植酸+Mn2+溶液中得到的表面膜层比在单一植酸溶液中的膜层更完整致密.化学转化处理提高了合金试样的腐蚀电位,并减小了其阳极电流密度.与在单一植酸中转化的合金相比,在植酸+Zn2+、植酸+Mn2+溶液中处理的合金具有更好的耐蚀性.
