電沉積納米鍍鐵層的制備和性能研究

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時間:2019-02-06

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1、河海大學碩士學位論文摘要納米鐵因其優(yōu)異的性能在廢水處理、醫(yī)療、軍事等領域發(fā)揮著極大的作用,所以,納米鐵的制備引起了科研人員的關注。其中,用電沉積法制備納米鐵是一種操作簡便、容易控制、生產效率高的方法,其優(yōu)勢超過了物理法、化學法等其他制備方法。本文通過電沉積手段,研究了溶液參數的變化、磁場的施加方式、脈沖波形參數的選擇對溶液性能和沉積層的影響,特別是其對沉積層晶粒度趨于納米尺度產生的作用,并最終制得了平均晶粒度為15rim的納米鐵沉積層。溶液參數的選擇是沉積的基礎,對納米尺寸產生最直接的影響,而添加劑的加入則可以改善溶液和沉積

2、層的質量。通過分析,確定了一組標準溶液作為試驗的基液,其參數為:FeCl2·4H20濃度為4009/L,溶液溫度為30。C,pH值1—1.5,添加劑糖精和十二烷基硫酸鈉的用量分別為49/L和O.059/L。利用自制線圈與鍍槽的不同裝配方式產生不同類型的磁場。垂直磁場和平行磁場對溶液和沉積層都會產生不同的影響:垂直磁場作用下,由于溶液中的離子受到Lorentz力而引起磁流體力學(MHD)效應;鐵是一種鐵磁性材料,在平行磁場的影響下被磁化而受到磁化力的作用就會變得很突出。垂直磁場有利于提高溶液的分散能力,但不利于納米鐵晶粒的減小

3、;而平行同方向磁場在這兩方面的表現都優(yōu)于垂直磁場,隨著它強度的增大,晶粒度顯著下降。脈沖電流下能得到表面光滑、韌性好、硬度大、晶粒細小的鐵沉積層。由于占空比的加入,使得擴散層厚度減小,能得到更大的瞬時電流密度,促進晶粒的進一步減小。通過x射線衍射,發(fā)現試驗過程并沒有改變沉積層的晶體結構,仍為0t.Fe。在x射線衍射圖譜上,可以觀察到高角度的衍射峰寬化的現象,證明沉積層的晶粒度的減小。晶粒度的減小并沒有使顯微硬度進一步增大,當晶粒度減小到一定程度后,會出現反Hall—Petch關系,并且發(fā)現Hall.Petch關系中的系數還和

4、沉積條件有關。關鍵詞:電沉積納米鐵添加劑磁場脈沖電流晶粒度AbstractInrecentyears,scientificresearchershavepaidmoreattentiononthepreparationofnanocrystallineiron,whoseexcellentcharactershaveplayedabigroleinmanyfields,suchasdisposingofsewage,medicaltreatment,militarymaterialandsoon.Amongthemethod

5、s,electrodepositionisaneasily-control,highefficiencyone,aIl乒itsadvantagesurpassmanyothers,likephysicalandchemicalone.Inthispaper,theinfluenceoncharacterofsolutionandplatingisstudied,whichisbythevariationsofsolutionparameters,thepatternofmagneticfieldandtheselection

6、ofpulsedcurrentparameters,especiallyonthenano—dimensionofplating.Andfinallythenanocrystallineironplatingwith15nmisobtained.Thesolutionparametersselectionisafoundationofelectrodeposition,whichmakeaneffectonthenano—dimensionofplatingdirectly.Addictivecanimprovethequa

7、lityofsolutionandplating.Throughstudy,standardsolutionischosen,whoseparametersare:【FeCl2’4H20]=4009/L,T=30℃,pH21—1.5,【saccharin]=49/L【sodiumlaurylsulfate]=0.059/LDifferentkindsofmagneticfieldareacquiredbydifferentmodesofinstallmentofcoilandcoatingbath.Themagneticfi

8、elds,whichareperpendicularorparalleltoelectricfiuxlinecanmakedifferentresultsonsolutionandplating:themagnetohydrodynamic(MHD)effectcausedbytheLor

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