電沉積Cu-A1N復(fù)合鍍層的制備和性能的研究.pdf

1、本文采用復(fù)合電沉積的方法，制備Cu-AlN復(fù)合鍍層。通過正交試驗(yàn)方法以及單因素分析法研究了不同因素、水平對復(fù)合鍍層沉積工藝以及性能的影響，著重探討了不同粒徑氮化鋁對復(fù)合鍍層性能的影響。利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)對鍍層的形貌，組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并通過顯微硬度測試、摩擦磨損試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)測試了鍍層的力學(xué)性能、摩擦磨損性能和耐腐蝕性能。利用ZETA電位儀探討了鍍液電位與鍍層性能的關(guān)系。
　　 結(jié)果表明：氮化鋁的添加

2、量和陰極電流密度是影響鍍層性能的最主要因素，隨著氮化鋁添加量的升高，復(fù)合鍍層的硬度和耐磨性能逐漸升高，當(dāng)達(dá)到15g/l時(shí)，復(fù)合鍍層的綜合性能達(dá)到最佳，當(dāng)?shù)X添加量超過15g/l時(shí)，鍍層的整體性能下降。當(dāng)陰極電流密度達(dá)到4A/dm2時(shí)，復(fù)合鍍層的耐腐蝕性和耐磨性最好，之后隨著陰極電流密度的增加，鍍層的綜合性能下降。最佳復(fù)合鍍液組成和工藝條件為：AlN顆粒添加量為15g/l，陰極電流密度為4A/dm2，硫酸銅濃度200g/l，攪拌速度為2

3、00 r/min，
　　 在復(fù)合共沉積過程中，Cu和納米AlN之間沒有發(fā)生反應(yīng)生成新相。復(fù)合鍍層的基體為多晶Cu，并且復(fù)合鍍層晶粒細(xì)小，組織結(jié)構(gòu)均勻、致密。納米級AlN顆粒具有較好的分散性能，在復(fù)合鍍層的基體上呈現(xiàn)出均勻的彌散分布。
　　 硬度分析表明：隨著氮化鋁添加量的增加，鍍層的硬度逐漸下降，當(dāng)?shù)X添加量為10g/l時(shí)，復(fù)合鍍層的硬度為最大值，同時(shí)硬度值比純銅高100HV。
　　 耐磨性能表明：Cu-AlN

4、復(fù)合鍍層在實(shí)驗(yàn)后摩擦表面較為光滑，摩擦形成的犁溝較淺且稀疏，而純銅鍍層表面產(chǎn)生明顯的塑性變形。復(fù)合鍍層的磨損量只為純銅鍍層磨損量的1/4，Cu-AlN復(fù)合鍍層的耐磨性明顯優(yōu)于純銅鍍層。
　　 導(dǎo)熱性能分析表明：鍍層的導(dǎo)熱系數(shù)和純銅相比沒有明顯降低，且氮化鋁添加量是影響導(dǎo)熱性能的主要因素。當(dāng)AlN質(zhì)量濃度為15g/l時(shí)，鍍層的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大，當(dāng)AlN質(zhì)量濃度高于15g/l時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)急劇下降，達(dá)到84W/mK。
　　 鍍