石墨基体上电沉积铜成核机理的研究
各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析

各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析一、导言金属电化学沉积是指在电化学反应中,通过外加电压和电流下,金属原子离子被还原物吸附并形成金属沉积物的过程。
金属电化学沉积过程是一种简单、快速、高效的沉积方法,可用于各种不同金属沉积薄膜。
本文旨在探索各类金属电化学沉积机制的研究与应用分析。
二、铜电化学沉积机制铜电化学沉积是最常见的电化学沉积方法之一,可用于工业生产中的电路板、微电子设备和太阳能电池等行业。
铜电化学沉积是通过向铜盐溶液中施加电场来监听铜离子,并沉积在表面上。
沉积机制采用铜离子在氧化还原反应中的还原过程,具体过程如下:Cu2+ + 2e- → Cu (电化学反应)因此,铜池被称为“还原池”,水分子也可能被还原成氢气,化学方程式如下:H2O + 2e- → H2 + 2OH-三、镍电化学沉积机制镍电化学沉积是一种常用的镍涂层方法,广泛应用于半导体、电池、汽车零部件等行业。
镍电化学沉积机制是镍离子通过电化学还原转化成金属镍,具体反应如下:Ni2+ + 2e- → Ni镍电化学还原反应中,镍的电极电动势比水还原大1.7伏,因此,此电化学反应非常浓烈,不需要添加还原剂。
在电解质中,引入一定量的NiCl2 作为离子源,镍电解时,镍离子向阳极迁移,致力于向阳极释放电子与 Cl- 离子发生电极筛选,碳块向阳极通电,导致表面发生化学反应,即生成 Ni2+ 离子。
四、铬电化学沉积机制铬电化学沉积可用作防腐、美化工程在不锈钢、铸铁、铜等材料表面的处理。
铬电化学沉积是通过在含铬离子的电解液中将铬离子沉积在基材表面的过程。
铬离子被还原成金属铬时,电解质中的酸性越高,还原得越彻底。
铬化学反应如下:Cr3+ + 3e- → Cr五、锌电化学沉积机制锌电化学沉积应用广泛,可在热交换、汽车工业以及裸钢及钢铁制品保护等多个领域中使用。
锌电化学沉积离子(Zn2+)沉积在金属表面的机制如下:Zn2+ + 2e- → Zn当电解液浓度越来越高时,锌离子的浓度也有显着的增加,且锌离子的沉积是一个快速而简单的过程。
铜电解沉积成核机制的研究

铜电解沉积成核机制的研究摘要:本文利用了电化学技术(循环伏安法和计时电流法)和原子力显微镜(AFM)来研究硫酸铜溶液中铜电解沉积的成核机制。
用表面光滑的玻碳材料作为沉积的基材即电极。
通过研究发现,铜电解沉积的成核机制是溶液的pH值、铜浓度、沉积电位、温度和电解质成分的函数。
当溶液PH和溶液中铜浓度的升高,成核细胞的体积会增大,但是其数量则会下降;当提高电解沉积的电位时,成核细胞的体积较小而密度会增加,而温度则影响了沉积铜的形态,同时电解质的存在也会影响到铜核的形态和沉积密度。
通过将实验数据(计时电流法)汇入到Scharifker /Hills成核模型来研究铜电解沉积的成核机制时,发现溶液PH值为1和溶液中没有电解质时,铜会很快成核;然而当溶液PH为2~3时,成核机制是不确定的;在电解质存在的情况下,PH为1或2时,其成核机制是混乱的,而PH为3时,成核机制是成长型的。
1.简介近几年来,铜已经取代铝在电子行业中作为金属连接器具,铜薄膜技术也用于多层巨磁阻硬盘读头中。
在将铜渡膜到基板上的几种方法中,如真空镀膜(PVD)、化学气相淀积(CVD)和喷溅涂覆法等,电化学法被证明是最便宜、高效和最常被采用的。
通过在两个不同化学条件下研究了铜电沉积机制,即:酸性系统,不需要络合试剂;碱性系统,需要缓冲剂和络合试剂,如胺类,而铜的表面形态则通过添加螯合剂和抛光剂来调整。
扫描探针显微镜(SPM)的出现,如原子力显微镜(AFM),可以实现实时监控反应的发生。
我们调查的目的是,在铜电解还原的最初阶段即成核阶段,利用原子力显微镜来提供形态和电化学信息的相关性来重新研究铜电解沉积机制。
电化学技术如循环伏安法(cv)和计时电流法(ca)的使用,使他们拥有双重作用。
第一,作为研究通电解沉积的方法;第二,他们被用来作为诊测工具来观察反应机制。
通过在三种不同化学条件下来研究铜的电解沉积:(1)纯的酸性硫酸铜溶液;(2)用氨水混合的铜溶液;(3)通过与EDTA 螯合的铜溶液。
石墨烯铜复合材料的研究现状

Internal Combustion Engine &Parts0引言2004年,英国曼彻斯特大学物理学家Novoselov 和Geim 采用机械剥离的方法,成功制备出了二维单层碳原子新材料—石墨烯。
这种材料只有一个碳原子厚度约为0.3354nm ,是已知材料中最薄的一种,其比表面积高达2630m 2/g ,杨氏模量和初始抗拉强度分别能够达到1.02TPa 和130GPa ;同时单层悬浮石墨烯的电子迁移率高达20000cm 2/(V ·s ),室温热传导率可达3000~5000W/(m ·K );另外石墨烯还具有良好的透光性(透光率97.7%)和磁性能等[1-3]。
以上种种优良特性使得石墨烯很快成为了材料科学领域的研究热点,而利用这些特性所制备的复合材料成为了最快实现石墨烯应用的领域之一。
铜是一种与人类密切相关的有色金属,因其良好的导电导热性能而在有色金属材料中的消费仅次于铝。
但传统铜材料存在很多缺陷,如力学性能较差、高温抗氧化性差等,严重影响了铜材料的进一步应用。
为了改善铜材料的性能,获得高强高导铜材料,同时也为了进一步开发铜的应用价值,科研人员做出了很多努力,其中,铜复合材料的研究方面取得了显著成果。
鉴于石墨烯及其衍生物优异的化学物理性能,以及新型铜复合材料研究的需要,石墨烯-铜复合材料的研究引起了人们越来越多的关注。
关于石墨烯-铜复合材料的研究主要分为两个方面:一方面,以石墨烯为负载面,在其表面均匀的沉积一层铜纳米粒子,制备出石墨烯基铜纳米粒子复合材料,并实现其在功能材料方面的应用。
另一方面,以石墨烯作为增强相,采用粉末冶金、热压烧结、高速异步轧制等技术,制备出石墨烯增强铜基复合材料,在不损伤其导电导热性能的情况下,提高其力学性能。
本文主要从这两个方面对近年来石墨烯-铜复合材料的研究成果进行总结,以期望对后期的研究工作有所帮助。
1石墨烯基铜纳米颗粒复合材料石墨烯及其衍生物氧化石墨烯、还原氧化石墨烯等,因其优异的力学性能、比表面积特性和超高的电子迁移率等而被广泛的用作电化学载体材料。
电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究的开题报告

电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究的开题报告1. 题目电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制研究2. 研究背景和意义超细铜粉在电子材料、化工催化、喷雾涂料等领域有广泛的应用。
目前,制备超细铜粉的方法主要有高温气相法、物理化学法和化学还原法等,但这些方法工艺复杂、成本高、对环境污染严重。
而电沉积法具有高效、环保、经济等优点,并能实现超细铜粉的精确控制。
3. 研究内容和方法本研究将采用电沉积方法制备超细铜粉,并通过改变沉积条件如电压、电流密度、电解液成分等控制粒径。
同时,结合SEM、TEM、XRD等测试手段,分析铜粉的形貌、晶体结构、晶粒尺寸等特征,探讨电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制。
4. 预期成果和意义本研究预期可以实现超细铜粉的高效、经济、环保制备,并获得一定的粒径控制能力。
同时,对电沉积制备超细铜粉的粒径控制机制进行深入研究,可以促进超细铜粉在电子材料、化工催化、喷雾涂料等领域的应用发展,具有一定的理论和实际意义。
5. 参考文献[1] 杨继国,张晓桥,王润元,等. 电沉积法制备超细金属粉末[J]. 化学科技,2013,36(6):32-36.[2] 张孟钰,刘刚,张亚萍,等. 电沉积分步法制备超细铜粉的研究[J]. 稀有金属材料与工程,2015,44(5):1250-1255.[3] Kouhikamali R, Alehashem M S, Shokouhimehr M. Effects of current density and electrodeposition time on the microstructure and magnetic properties of Fe-Co-Si thin films prepared by DC electrodeposition[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, 448: 266-271.。
石墨电摩擦材料电镀法镀铜研究

( .湖南 大学 材料科学与工程学院 , 1 湖南 长沙 4 0 8 ; .济南澳海 炭素有 限公 司, 10 2 2 山东 平阴 20 0 ) 54 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘
要: 采用酸性硫酸盐 电镀铜方法在石 墨电摩擦材料基体 上成 功地镀覆 上铜 镀层 。研究 了 电镀 电压 大小 、 时间及添 加剂对镀铜
A h i abnC t , i yn2 0 0 S a d n ,C i ) o a ro oLd P n i 5 4 3, h n o g h a C g n
Ab ta t o p rwa u c sf l lc r p ae n g a h t lcr — c in mae as u i g a i i u f t lc r p ai g sr c :C p e s s c e s l e e t ltd o r p i e e t f t t r l sn c d c s l e e e to lt u y o e o r o i i a n t c n q e T e e fc so o tg g i d e h i u . h f t fv l e ma n t e,ee t p ai g t n d i v so h o p rp a i g r s l e e i v si e a u l cr lt me a d a d t e n t e c p e l t e ut w r n e t o n i i n s — g td ae .An o t z d d a t ai n p o e swa ic s e .A s i b e ee t p a ig tc n q e f rg a h t lc r — ci n p i e e c i t r c s s d s u s d mi v o u t l l cr lt h i u o p i e e t f t a o n e r e o r o i lo swa e emi e . T e if e c s o i e e t t c n lg c l c n i o s o u f c e i i i f t e s mp e r o p s d tr n d h n u n e f d f r n e h o o ia o d t n n s r e r ss vt o h a l s we e l f i a t y
铜-石墨复合材料的制备 及其摩擦学性能研究

铜-石墨复合材料的制备及其摩擦学性能研究【摘要】铜-石墨复合材料有良好的导电导热性、耐磨减磨性、耐烧蚀性等优点,其在电接触材料、摩擦减磨等领域中的应用潜力已引起了广泛的关注。
因此,本文就现阶段铜-石墨复合材料的制备及其摩擦学性能进行了简略的评述,并对今后的研究方向进行了讨论。
【关键词】铜-石墨复合材料;制备;摩擦学性能1引言载流摩擦副是指具有通过电流功能的摩擦副。
载流摩擦副的正常失效以擦伤为主,同时还有磨粒磨损、腐蚀磨损及氧化磨损;非正常失效包括电烧蚀、冲击断裂、胶合等。
随着对载流摩擦副使用条件的日益苛刻,传统材料已无法满足现在的要求,需要对材料进一步的改进[1]。
集良好的接触润滑性、高导电导热率、低的热膨胀系数、耐熔焊、耐磨和耐电弧烧蚀等特性于一身的铜-石墨复合材料,已被广泛的用于电接触材料、机械零件材料和摩擦减摩材料等领域中。
然而铜和石墨即使在1000℃时润湿角也高达140°,所以只能机械互锁的铜/石墨界面的结合强度较低,成为了限制铜-石墨复合材料应用的瓶颈问题[2]。
因此本文就近年来铜-石墨复合材料的制备方式和摩擦性能进行了较浅的研究。
2 铜-石墨复合材料的制备铜-石墨材料的摩擦学性能,取决于铜基体的性能、石墨与铜的结合强度及石墨在磨损界面形成润滑膜的情况,因此复合材料组分的选择、实验条件的控制对复合材料的性能至关重要。
2.1机械合金化的铜-石墨复合材料冉旭等[3]采用机械合金化后冷压成型和500℃放电等离子烧结(SPS)两种工艺分别制备了铜-石墨复合材料。
XPS分析结果表明,相比于单一铜基,石墨的加入减少了材料对偶件的磨损和摩面间颗粒在磨损过程中的氧化。
并且,石墨的含量能够显著的影响复合材料的摩擦磨损行为,原子分数为10%~31%的复合材料的摩擦系数和磨损率均随石墨含量的增加而明显下降,磨损也由无石墨时的粘着磨损转变为疲劳剥层磨损。
此外,放电等离子烧结工艺制备的复合材料较加压成型工艺制备的复合材料有更好的耐磨减磨性能。
LiF-NaF-KF熔盐中石墨基体上电沉积TiB2镀层的研究

Ac /m ,能够得到 TB 镀层 。随着 电流密度 的增加 ,浓 i2 差极化作 用逐渐显著 , 来的 负面影响是镀层 边 角效应 带 也逐渐 明显 ,这使 得厚度均 匀性 下降;但 过 电位 的增
复杂的几何表面也能够获得光滑 的镀层;( ) 2 通过工艺参 数 的控制,能够得到单晶、多晶甚至粉末状镀层;( )能 3
通 过热 力 学来预 测 电镀过程 中发生 在基 体表 面的 化学反应 是非常重要 的, 因为这有助于预测 生成 镀层的
本 质 以及镀层和 基体 间的结合性 能 。 热力学预测需 要考 虑发生在 基体表面 的所有 可能反应 。对于体系 T— — i c, B
够通过控制实验参数来精确控制镀层的组成;( ) 4 实验温 度较低 、技术背景简单及原材料相对廉价 。
基于上面的分析 , 本实验在 LFNa- FK TP一 B 4 i- FK - 2L6 F K
体系 中采用直流 电沉 积技术制备 了 TB 镀层 ,选 用热 i2 膨胀 系数和 TB 相近 且价 格低廉 的高纯石墨 为基底 。 i2 本文首先从理论上分 析 了合成 TB 的可能性 ,研 究 了 i2
电流 密度对镀层形貌 、组织 的影响 , 此基础上得 到 了 在 适宜的工艺参数 :确定 了涂层 的相组成 ;最后对涂层 的 硬度进行 了表征。
由图 1可知 :在所示 的温度 范围 内,TB、TB 、 i i2 TC和 B c的吉布斯生成 自由能都为负 , i 说明这些化合 物都有 自发生成 的趋势;在 同一温度 下 ,这些物质 的生 成趋势 从大 到小的顺序 为:TB >TC>TB>B C,也 i2 i i 4
应 该考虑在 T— 、T— i B i C和 B C之间可 能发生的反应 。 . T— i B体 系 : i T+B=TB T +2 i ; i B=TB : i i2 T— C体系: T +C=TC:B C 体系:4 +C=B C i i — B 4 图 1表 明 了这些 硼化物和碳 化物 的吉布斯生成 自 由能和温 度 的关系 ,数 据来源 于文献[】 7。
《石墨烯增强铜基复合材料的制备及其性能研究》范文

《石墨烯增强铜基复合材料的制备及其性能研究》篇一摘要:本文着重探讨了石墨烯增强铜基复合材料的制备方法及其性能特点。
通过不同的制备工艺和实验条件,系统地研究了石墨烯在铜基复合材料中的分散情况、复合材料的微观结构及其对材料性能的影响。
实验结果表明,石墨烯的引入显著提高了铜基复合材料的力学性能和导电性能,为石墨烯增强铜基复合材料在工业领域的应用提供了理论依据。
一、引言随着科技的不断进步,复合材料因其优异的综合性能而受到广泛关注。
其中,石墨烯增强铜基复合材料因其高强度、高导电性和良好的热稳定性而备受瞩目。
石墨烯作为一种新型的二维材料,具有优异的力学、电学和热学性能,将其与铜基材料复合,可以显著提高材料的综合性能。
因此,研究石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺及其性能,对于推动复合材料的发展具有重要意义。
二、制备方法石墨烯增强铜基复合材料的制备主要采用机械合金化法、化学还原法、熔融法等。
本文采用熔融法,通过将石墨烯与铜粉混合后进行熔炼,得到石墨烯增强铜基复合材料。
具体步骤包括:铜粉与石墨烯的混合、熔炼过程控制、冷却及后续处理等。
三、实验过程1. 材料选择与预处理:选择高纯度铜粉和高质量石墨烯作为原料,进行必要的预处理,如干燥、研磨等。
2. 混合与熔炼:将铜粉与石墨烯按照一定比例混合均匀后,放入高温炉中进行熔炼。
熔炼过程中控制温度和时间,确保石墨烯在铜基体中均匀分散。
3. 冷却与后处理:熔炼完成后,进行自然冷却和后续处理,如淬火、退火等,以获得所需的组织结构和性能。
四、性能研究1. 力学性能:通过拉伸试验、硬度测试等方法,研究石墨烯含量对铜基复合材料力学性能的影响。
实验结果表明,随着石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸强度和硬度均有所提高。
2. 电学性能:通过电阻率测试,研究石墨烯对铜基复合材料电导率的影响。
实验结果显示,适量石墨烯的加入能够提高铜基复合材料的电导率。
3. 微观结构分析:利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段,观察石墨烯在铜基体中的分散情况及复合材料的微观结构。
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金属催 化 剂 的基 质 材 料 之一 。在 石 墨 基 体 上沉 积不 同金 属可 以制备 成不 同种 类 的催 化 剂 。其 中在
石墨 上沉 积金 属铜 是应用 最 为广泛 的一 种 。但 由于 石墨表 面 常常分 布 着 大 量缺 陷 , 如孔 隙和 表 面 层状 阶梯 等 , 些缺 陷可 能 妨 碍 铜 沉 积层 的均 匀 性 和 重 这
引 言
在 碳材 料基 体 上 沉 积金 属 , 商业 催 化 剂 的生 对 产 十分 重 要 ¨ 。因 为催 化 剂 的制 备 方 法 可 以 严 重 影 响催 化剂 的催 化 活 性 , 人们 发 展 了包 括 离 子 吸 故 附, 胶体 沉 积和 电沉 积 等 一 系列 技术 用 于制 备 金 属
t e std c p rmea ri ls o h r p ie s b ta e s ra e wa bs r e y s a n n l cr n he d po ie o pe t lpatc e n t e g a h t u srt u f c s o e v d b c n i g ee to mir s o y T e ul nd c t ha h e o i o fc p r ̄lo o tn o sn l ain me h n s a c o c p . he r s t i ia et tt e d p st n o o pe s i lwsc n i u u uce to c a im t
A b t a t Elcr d p st n be v o o o p r n r p t u tae r m Cu O4 H2 s r c : e to e o ii ha ir f c p e o g a hi s bsr t fo o e S - s l in SO4 out wa o s su i d b y lc v ha t d e y c c i o mm er n oe ta t p ta i n eh d . Th o p oo y a d d srb t n o ty a d p t n il se r nse tm t o s e m r h l g n it u i f i o
a mo e p st e p t n ilr n e,wh r a h e o ii n o o p r ̄lo n tn a e u uce to c a r o ii o e ta a g v e e st e d p sto fc p e lwsi sa t n o s n l ai n me h — n s u e r e a ie p t n ilr n e im nd r mo e n g tv oe ta a g . K e wor : g a h t ub tae;c p e ;e e to e o iin;nu l ain me h n s y ds r p ie s srt o p r lc r d p sto ce to c a im
( .Sh o o hmi l n ier gadT c n l y Taj nvr t, ini 3 0 7 C ia 1 co l f e c g e n n eh oo , i i U iesy Taj 0 0 2, hn ; C aE n i g nn i n
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21 1 月 00年 0
电 镀 与 精 饰
第3 2卷第 1 期 ( 2】N) . 0 总 1J 1.
文 章编 号 :0 13 4 2 1 1 —0 10 10 . 89(0 0)0 0 0 —4
石 墨 基 体 上 电 沉 积 铜 成 核 机 理 的 研 究
赵 夕 徐 强 丁 飞 , 刘 兴 江 , ,
现性 , 而 限制 了该 基 质 作 为催 化剂 基 体 的 使 用 范 从 围 。本 文 采用循 环伏 安法 和恒 电位 阶跃 暂态法 研究 了硫 酸铜体 系 中铜 在 石 墨基 体 上 的 电沉积 行 为 , 利
( .天津 大学 化 工学 院 , 津 1 天 3 0 7 ; .中 国电子科 技集 团公 司 第 1 00 2 2 8研究 所 , 津 天 30 8 ) 0 3 1
摘要 : 通过 循环 伏 安法和 恒 电位 阶跃 暂 态法 , 究硫 酸 铜- 酸溶 液 中铜 在 石 墨 基 体上 的 电沉积 行 研 硫
为, 并利 用扫描 电子 显微 镜观 察石 墨基 体表 面金 属铜 沉 积颗 粒 的形 态和 分 布 。结果表 明 : 在较 正的 电位 区间 内, 的 沉积 遵从 连续 成核机 理 ; 铜 而在 较 负的 电位 区间 内, 的沉 积遵从 瞬 时成核 机理 。 铜 关 键 词 : 墨基 体 ;铜 ;电沉积 ; 核机 理 石 成 中图分 类号 : Q 5 . 4 T 13 1 文献标 识码 :A
Nuce to e ha im f Co p r El c r d p st n l a i n M c n s o p e e t 0 e 0 ii 0
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