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超臨界CO2可視化電鍍裝置

更新時間:2024-05-15點擊次數(shù):

超臨界二氧化碳電鍍裝置,用行超臨界二氧化碳電鍍鈷薄膜制備及力學(xué)和磁學(xué)性能研究,電鍍是通過電解質(zhì)中金屬離子的電化學(xué)反應(yīng),在基材上形成金屬涂層的薄膜生長工藝之一,也叫電沉積。電鍍過程主要包括將待鍍物(陰極)浸入含有電解質(zhì)和輔助電極(陽極)的容器中,然后將兩個電極連接到外部電源以使電流流動。待鍍物與電源負(fù)極相連,使金屬離子還原為金屬原子,最終在表面形成沉積物??煽刂齐婂儏?shù),如電解質(zhì)的成分、電流密度、浴溫、pH 值等以獲得所需的鍍層性能。

 

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超臨界二氧化碳電鍍裝置,如今,電鍍已在從冶金和重工程工業(yè)到微電子和納米技術(shù)的各種技術(shù)領(lǐng)域中經(jīng)常用于實際科研生產(chǎn)中。電鍍通常以兩種控制模式進(jìn)行:恒電位法和恒電流法。對恒電位法,除了陽極(工作電極)和陰極(對電極)外,還需要參比電極來控制金屬離子的還原電位。使用此方法可精確控制陰極和參比電極之間的電位差;而在電鍍過程中,電解質(zhì)的形態(tài)變化或成分變化,電流密度可能會發(fā)生變化,導(dǎo)致難以估計電鍍層厚度和電流密度效率。對恒電流方法,在電鍍過程中使用固定的電流密度,并且可通過簡單的電源產(chǎn)生。此方法只需要陽極和陰極,它在工業(yè)上被廣泛使用,特別是用于大型物體的電鍍。

 

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超臨界二氧化碳電鍍裝置,鈷及鈷合金因其優(yōu)越磁性,大量應(yīng)用于高性能磁性材料,在電子信息領(lǐng)域起著非常重要的作用,隨著電子設(shè)備小型化、輕量化,鈷薄膜磁制動器等可用于微電機(jī)系統(tǒng)。以鈷薄膜為主要研究對象,采用超臨界(15MPa,40℃)二氧化碳電鍍,對比亞臨界(15MPa,30℃)、高壓(15MPa,25℃)二氧化碳和常規(guī)電鍍,制備了 FCC 和 HCP 雙相電鍍鈷薄膜,為獲得無缺陷、表面質(zhì)量良好,優(yōu)異力學(xué)和磁性的鈷薄膜,研究了鈷薄膜晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸與微壓縮力學(xué)性能、磁性的關(guān)系。主要通過 XRD、SEM、TEM、AFM、VSM 和 MFM 測試等表征手段對材料的物相,結(jié)構(gòu),形貌,磁性,結(jié)合微壓縮和分子動力學(xué)模擬微壓縮、納米壓痕、維氏硬度等試驗,對力學(xué)性能、磁性進(jìn)行分析。

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超臨界二氧化碳電鍍裝置,水電解質(zhì)電鍍鈷薄膜:含水電解質(zhì)中,酸性條件下 298K 時,Co2+/Co 電極電勢為-0.28 V,不需絡(luò)合物形成絡(luò)合離子即可在水溶液中電鍍鈷薄膜。電鍍鈷薄膜一般從從含有氯化物、硫酸鹽等水溶液的不同電解槽中電鍍獲得[25],反應(yīng)式如下:Co2+ + 2e? → Co ↓ (s) ; 水電解質(zhì)中,水可電離為氫氧根和氫離子,同時也會發(fā)生副反應(yīng),如下:2H+ + 2e? → H2 ↑ (g) 。

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超臨界二氧化電鍍前處理銅片用 10 wt%的脫脂溶液和 10 wt%的 HCl 溶液電鍍過程之前分別處理 70 秒和 10 秒,每道工序處理后使用純水浸泡清洗后,安裝于高壓釜蓋上,電解質(zhì)組成為 350 g/L CoSO4·7H2O、45 g/L CoCl2·6H2O 和 40 g/L H3BO3,電解質(zhì) pH 值為 3.5,無表面活性劑。將 40 mL 電解質(zhì)、陰陽極放入高壓釜中,關(guān)閉高壓釜,加熱高壓釜中電解質(zhì)溫度至為 40℃,壓力容器注入 CO2,利用背壓閥調(diào)節(jié)壓力至 15MPa,體積分?jǐn)?shù)為 20% CO2,接通導(dǎo)線,開啟直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行電鍍。使用 5、10、12 和 15 A/dm2 (ASD) 的不同電流密度電鍍。



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