化學(xué)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(kāi)發(fā)受控?zé)岷诵履茉吹忍峁┝擞欣麠l件。在核聚變中，金屬靶腔是一個(gè)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(mǎn)足ICF應(yīng)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(xué)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(kāi)研究，對(duì)制備鐵靶腔的工藝進(jìn)行探索。
　　化學(xué)鍍-電鍍鐵工藝，采

2、用化學(xué)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(guò)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了的化學(xué)鍍配方，得到了化學(xué)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(guò)研究化學(xué)鍍工藝參數(shù)對(duì)化學(xué)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(duì)化學(xué)鍍沉積速率的影響相似，鍍速曲線類(lèi)似S型。絡(luò)合劑檸檬酸三鈉對(duì)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(duì)溫度較敏感，而緩沖劑對(duì)

3、其影響則存在較寬的平臺(tái)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(guò)對(duì)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(duì)雙脈沖電鍍制備納米鐵層的工藝進(jìn)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(duì)鍍層形貌織構(gòu)的影響。
　　通過(guò)研究和分析發(fā)現(xiàn)電流密度、電鍍添加劑、電鍍時(shí)間、氯化物型和氨基磺酸鹽型

4、電鍍液對(duì)鐵沉積層微觀形貌、晶格取向和生長(zhǎng)機(jī)制有重要影響?；撬猁}型電鍍鐵層晶粒以螺旋狀向上生長(zhǎng)，擇優(yōu)取向?yàn)锽BC(110)，顆粒較大，但抗氧化性能好。氯化物-鹽酸型鍍層晶粒細(xì)小，擇優(yōu)取向?yàn)锽BC(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(zhǎng)過(guò)程明顯分為非穩(wěn)定，過(guò)渡和穩(wěn)定生長(zhǎng)三個(gè)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(lèi)似Volmer-Weber(V-W)島狀模式生長(zhǎng)，是非穩(wěn)定

5、生長(zhǎng)階段；從20到40min為過(guò)渡階段，鍍層以類(lèi)似Stranski-Krastanov(S-K)島狀-層狀模式生長(zhǎng)，顆粒致密堆積，擇優(yōu)取向變得明顯；40min到60min為穩(wěn)定生長(zhǎng)階段，以類(lèi)似Frank-van der Merwe(F-M)層狀模式連續(xù)鋪展生長(zhǎng)。
　　氯化物-鹽酸型鍍層與氯化物-硫酸鹽型生長(zhǎng)模式相似。不同的是，該鍍層由均一的生長(zhǎng)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(guò)生長(zhǎng)單元“鐵線”團(tuán)聚成顆粒