化學鍍和電鍍鐵工藝的研究.pdf

1、慣性約束核聚變(ICF)是一種微型受控核聚變，它為研究宇宙起源、模擬核爆炸以及開發(fā)受控熱核新能源等提供了有利條件。在核聚變中，金屬靶腔是一個關(guān)鍵部件。金屬鐵平均結(jié)合能最大，是制備核聚變金屬靶腔的理想材料。要制備滿足ICF應用的鐵靶腔，就必須制備純度高、抗氧化、平整光滑的鐵層。
　　本文主要圍繞化學鍍-電鍍和直接電鍍兩種工藝路線制備鐵沉積層以及鐵層/襯底分離方法展開研究，對制備鐵靶腔的工藝進行探索。
　　化學鍍-電鍍鐵工藝，采

2、用化學鍍方法在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)襯底表面沉積鐵薄膜，經(jīng)電鍍加厚，再分離得到能自支撐的鐵層。通過實驗，優(yōu)化了的化學鍍配方，得到了化學鍍和電鍍加厚的鐵沉積層，并用SEM，XRD等分析了鐵沉積層的表面形貌和織構(gòu)取向。通過研究化學鍍工藝參數(shù)對化學鍍鐵沉積速度的影響發(fā)現(xiàn)，主鹽硫酸亞鐵銨和還原劑硼氫化鈉對化學鍍沉積速率的影響相似，鍍速曲線類似S型。絡合劑檸檬酸三鈉對鍍速的影響與表面活性劑十二烷基磺酸鈉較為相似。鍍速對溫度較敏感，而緩沖劑對

3、其影響則存在較寬的平臺區(qū)。
　　直接電鍍鐵工藝，以鋁片/鋁箔為襯底，采用直流電鍍法直接沉積鐵層，然后分離得到鐵膜。通過對電鍍液配方的優(yōu)化，獲得了致密光亮的鐵層，并用SEM，XRD等分析了鐵沉積層的織構(gòu)形貌。此外，論文也對雙脈沖電鍍制備納米鐵層的工藝進行了初步研究，獲得了致密光亮，抗氧化性能好的鐵沉積層，并分析了電流密度和通斷比對鍍層形貌織構(gòu)的影響。
　　通過研究和分析發(fā)現(xiàn)電流密度、電鍍添加劑、電鍍時間、氯化物型和氨基磺酸鹽型

4、電鍍液對鐵沉積層微觀形貌、晶格取向和生長機制有重要影響?；撬猁}型電鍍鐵層晶粒以螺旋狀向上生長，擇優(yōu)取向為BBC(110)，顆粒較大，但抗氧化性能好。氯化物-鹽酸型鍍層晶粒細小，擇優(yōu)取向為BBC(211)，表面光亮致密，抗氧化性能稍弱。
　　氯化物-硫酸鹽型鐵鍍層生長過程明顯分為非穩(wěn)定，過渡和穩(wěn)定生長三個階段。從啟鍍到電鍍20min，鍍層表面形貌凹凸不平，織構(gòu)取向不明顯，以類似Volmer-Weber(V-W)島狀模式生長，是非穩(wěn)定

5、生長階段；從20到40min為過渡階段，鍍層以類似Stranski-Krastanov(S-K)島狀-層狀模式生長，顆粒致密堆積，擇優(yōu)取向變得明顯；40min到60min為穩(wěn)定生長階段，以類似Frank-van der Merwe(F-M)層狀模式連續(xù)鋪展生長。
　　氯化物-鹽酸型鍍層與氯化物-硫酸鹽型生長模式相似。不同的是，該鍍層由均一的生長單元“鐵米?！敝苯又旅芏逊e形成，而氯化物-硫酸鹽型鍍層則要經(jīng)過生長單元“鐵線”團聚成顆粒