Ni、Ag、Cr電沉積薄膜的制備及其微觀組織和力學(xué)性能分析.pdf

1、本文利用直流電沉積法制備Ni膜、Ag膜和 Cr膜，并對制備薄膜的微觀形貌、晶粒尺寸、顯微硬度進(jìn)行了分析，得出實驗條件下各種薄膜的最佳制備工藝。同時，用改進(jìn)的懸臂梁薄膜內(nèi)應(yīng)力測試裝置測量了 Fe基體上 Ni膜、Cu基體上Ag膜、Ag基體上Cu膜和Ni膜的平均應(yīng)力，與基于程氏電子理論(TFDC)和彈性力學(xué)理論導(dǎo)出的薄膜本征應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)制模型計算的薄膜應(yīng)力進(jìn)行對比，分析膜內(nèi)應(yīng)力的性質(zhì)和起源，驗證薄膜本征應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)制模型的正確性。
　　研究

2、結(jié)果表明：鍍鎳中添加劑對鍍鎳層的微觀形貌、晶粒尺寸、織構(gòu)及硬度均有影響。鍍液中加入 C12H25SO4Na明顯消除了鍍層表面的針孔，且使(200)晶面的擇優(yōu)取向增強(qiáng)；糖精的添加使晶粒顯著細(xì)化，鍍層硬度提高；光亮100的添加提高了鍍層光亮度，糖精和光亮100的復(fù)合加入使鍍層產(chǎn)生(111)晶面織構(gòu)。三種添加劑的復(fù)合使用，能使鍍層表面質(zhì)量達(dá)到最佳。此外，當(dāng)鍍液成分相同時，隨電流密度的增大，鍍層晶粒尺寸有所減小，而硬度有所增加。在實驗條件下，鍍

3、鎳可使用的電流密度范圍為0.5~1.0 A·dm-2。
　　以 AgNO3為主鹽的無氰鍍液制備銀膜時，鍍層的結(jié)合強(qiáng)度良好，隨電流密度的增大，陰極電流效率先增大后減小；各晶面的晶粒大小和鍍層硬度均不發(fā)生明顯變化；(111)晶面的織構(gòu)系數(shù)逐漸減小，織構(gòu)減弱，而(222)晶面擇優(yōu)取向逐漸增強(qiáng)。鍍銀的最佳電流密度為0.25 A·dm-2。表面形貌在此電流密度下最為平整、細(xì)密。
　　鍍鉻中鉻酐濃度、電鍍溫度和電流密度對鉻薄膜的微觀結(jié)構(gòu)

4、和顯微硬度均有影響。電流密度為10 A·dm-2時，鍍層表面致密、均勻，表面質(zhì)量最佳。隨電流密度的增加，鍍層晶粒尺寸逐漸增大，鍍層硬度減小。鉻膜制備的最佳鉻酐濃度為250 g·L-1，電鍍溫度為46℃，電流密度為10 A·dm-2。
　　Fe基體上Ni膜、Cu基體上Ag膜、Ag基體上Cu膜和Ni膜的平均應(yīng)力和分布應(yīng)力均隨膜厚的增加而減小，且在膜較薄時，應(yīng)力梯度減小較大。膜內(nèi)生長應(yīng)力很小，界面應(yīng)力很大。平均應(yīng)力的實驗值和基于 TFD