電沉積Cu-A1N復合鍍層的制備和性能的研究.pdf

1、本文采用復合電沉積的方法，制備Cu-AlN復合鍍層。通過正交試驗方法以及單因素分析法研究了不同因素、水平對復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)構進行分析，并通過顯微硬度測試、摩擦磨損試驗、電化學試驗測試了鍍層的力學性能、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，復合鍍層的硬度和耐磨性能逐漸升高，當達到15g/l時，復合鍍層的綜合性能達到最佳，當?shù)X添加量超過15g/l時，鍍層的整體性能下降。當陰極電流密度達到4A/dm2時，復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，
　　 在復合共沉積過程中，Cu和納米AlN之間沒有發(fā)生反應生成新相。復合鍍層的基體為多晶Cu，并且復合鍍層晶粒細小，組織結(jié)構均勻、致密。納米級AlN顆粒具有較好的分散性能，在復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?shù)X添加量為10g/l時，復合鍍層的硬度為最大值，同時硬度值比純銅高100HV。
　　 耐磨性能表明：Cu-AlN

4、復合鍍層在實驗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。復合鍍層的磨損量只為純銅鍍層磨損量的1/4，Cu-AlN復合鍍層的耐磨性明顯優(yōu)于純銅鍍層。
　　 導熱性能分析表明：鍍層的導熱系數(shù)和純銅相比沒有明顯降低，且氮化鋁添加量是影響導熱性能的主要因素。當AlN質(zhì)量濃度為15g/l時，鍍層的導熱系數(shù)達到最大，當AlN質(zhì)量濃度高于15g/l時，導熱系數(shù)急劇下降，達到84W/mK。
　　 鍍