绑定机构
扫描成功 请在APP上操作
打开万方数据APP,点击右上角"扫一扫",扫描二维码即可将您登录的个人账号与机构账号绑定,绑定后您可在APP上享有机构权限,如需更换机构账号,可到个人中心解绑。
欢迎的朋友
万方知识发现服务平台
获取范围
  • 1 / 86
  (已选择0条) 清除 结果分析
找到 1706 条结果
[硕士论文] 平嘉鸣
控制理论与控制工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:铝电解是一个非线性、多变量的复杂工业过程,难以对其生产状态进行定性定量的准确描述。通常选用电解槽的电流效率来作为判断电解槽运行是否良好的指标,而让电解温度保持在一个适当的范围可以使电流效率得到有效的提高。因此,本文提出一种基于槽况分类的电解温度优化控制策略,对铝电解过程中的电解温度这一关键参数进行建模与优化,使电流效率维持在一个较高的水平,来实现铝电解的高效率、低能耗生产。
  第一部分为电解温度的软测量模型。铝电解过程中伴随着复杂的物理及化学反应,对电解温度产生影响的参数众多且各参数之间互相影响,难以采用机理建模的方式来对铝电解过程的电解温度进行有效的建模。本文提出了在线核极限学习机来建立电解槽电解温度的软测量模型,针对建模中变量耦合、难以识别的问题,采用改进的模糊曲线法对软测量模型的输入参数进行精简,然后采用在线核极限学习机方法对电解槽电解温度进行软测量建模。
  第二部分为电解槽的槽况分类。一个完整的电解槽参数控制系统,应该具备一定的异常槽况分析能力与辅助决策功能。当生产过程中的槽况产生波动时,通过槽况评判模型来对当前的槽况进行判别,对不同的槽况类别采取不同的操作措施。通过对槽况特性进行分析,本文采用模糊聚类来建立槽况评判模型,针对模糊聚类中聚类数目不明、容易导陷入局部最优的问题,将智能优化算法与传统聚类算法相结合,提出了一种基于果蝇算法的自适应模糊聚类方法,来对电解槽的槽况进行识别。
  第三部分为电解温度的优化控制策略。目前的铝行业中,当槽况出现异常时,大部分情况下依旧是依靠操作人员的现场经验来进行调节,这种基于定性经验知识的监控方法对技术员依赖性强、准确率不高。为了在正常范围内调整影响电解温度的操作参数使电解温度保持最优,本文引入了智能优化算法,建立电解槽电解温度优化设定模型,并在实际生产工艺条件的约束下对其进行求解,以期得到一组最优的工艺操作参数,基于铝电解实际生产过程数据的仿真实验验证了该方法的有效性。
  第四部分为基于DCS平台的电解温度优化控制系统实现。考虑到电解槽所处的一个高温、高腐蚀的环境,难以在实际电解槽中对所取得的研究成果进行验证。在基于分布式控制系统实验平台上,可以对铝电解的实际生产过程进行模拟,验证本文所研究的电解温度优化控制策略,仿真结果表明了前文中所提出的基于槽况分类的电解槽电解温度优化控制方案具有一定的可行性。
[硕士论文] 田亚晓
动力工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:泡沫镍主要应用于镍氢及镍镉电池的电极材料,此类电池具有优良的电性能、合理的性价比以及对环境友好和使用安全等特点。泡沫镍常采用泡沫塑料电镀的方法制备,该制备方法适合大规模连续化生产,且产品质量均一性及质量可靠性较高。但是在实际生产的过程,泡沫镍暗裂现象时有发生。由于暗裂出现的位置及时间的随机性较大,难以判断其具体成因。为了深入理解镍板中的暗裂成因,本文就泡沫镍板冷却过程中热应力问题开展一系列研究工作。主要研究工作如下:
  1.在泡沫镍生产线上搭建了实验平台,对泡沫镍的生产过程开展了实验研究。实验得到了实际运行中的相关参数,包括氧化段还原段的温控特征、冷却段的温度分布特性等,为后续的数值模拟提供了参考。
  2.建立了冷却段的流动与传热数值计算模型,实验验证了数值模拟的可靠性。通过对泡沫镍在冷却段中的传热过程进行模拟,得到了冷却段的流场及温度场分布。经过对泡沫镍板温度场的分析,得到了泡沫镍板最大温度梯度的位置及数值。
  3.基于数值计算模型,分析了还原性气体入口流速、温度、泡沫镍板运动速度及还原性气体入口大小、位置等参数对泡沫镍板最大温度梯度的影响规律。研究结果表明,泡沫镍板运动速度及还原性气体入口的位置对泡沫镍板最大温度梯度的影响较大。因此,在冷却段的设计中,如果将还原性气体的入口位置布置在冷却段侧面,能够产生较好的传热效果。
  4.基于泡沫镍板传热过程的分布特征,开展了泡沫镍板的热应力的数值计算。首先将泡沫镍板的整体温度场作为载荷,分析了泡沫镍板的整体热应力分布;然后,建立了泡沫镍胞元结构的三维模型,将泡沫镍板温度梯度最大处的温度场作为载荷,分析了胞元结构的热应力;最后,建立了三种具有缺陷结构的胞元,研究了缺陷结构对泡沫镍胞元热应力的影响。
[博士论文] 江奕东
核科学与技术 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:金属铀是能源与国防安全领域中的一种关键材料,但其易蚀的特性制约着铀材料的性能稳定与服役寿命。在上世纪发展出的基于电镀、物理气相沉积等技术的表面改性方案应用于铀材料表面后,有效提升了铀材料的耐蚀性。进入新世纪后,铀材料的性能稳定与服役寿命要求进一步提升,对防腐蚀技术也提出了越来越高的标准,现有的防腐蚀技术难以完全满足铀的改性需求。本论文针对电镀改性方案中存在的根本性短板,提出了应用离子液体的优异性质对常规电镀改性方案进行升级以契合铀的改性需求。然而,在铀表面应用离子液体进行表面改性未有报道,并且基于离子液体的表面改性研究目前仍主要集中在发展新体系等宽度方面的突破,在相关机制上未建立系统的认识。故本论文围绕应用离子液体对铀进行表面改性以解决其腐蚀问题,通过联用电化学方法与多种表面表征技术,就若干基础的、本质的、有代表性的科学问题展开了研究。
  离子液体与铀是否相容是应用离子液体对铀进行表面改性所需要回答的基础问题。本论文发现,离子液体的路易斯酸碱性是影响两者相容性的主要因素。路易斯碱性及中性的AlC13-EMIC离子液体会与铀的氧化物相互作用,生成UCl62--以及AlOCl32-路易斯酸性的离子液体会与铀相互作用,表现为铀氧化为U3+伴随着A12C17还原为铝。这些奇异特性的发现与铀本身的独特电子结构密切相关,同时也为应用离子液体对铀进行表面改性扫清了障碍。此外,本论文还利用离子液体中的铀-铝置换反应实现了致密铝改性层的制备并研究了改性层的生长机制,丰富了改性手段。
  铀表面电沉积铝的形核与生长机制是在铀表面能否获得高质量铝镀层所需回答的本质问题。本论文发现,AlC13-EMIC离子液体中铀表面铝的电沉积属于过电势(OPD)沉积过程,主要包含形成晶核与晶核生长两个步骤。晶核的形成与生长遵循三维瞬时形核、半球形扩散控制的晶核生长模型。基于此模型,本论文获得了电沉积铝镀层均匀性与致密性的影响因素及控制手段,并优化了制备工艺参数。该研究为应用离子液体对铀进行表面改性的实现奠定了基础。
  铀在离子液体中的阳极化机制是如何提升膜基结合力所需回答的代表性问题。本论文获得了铀在AlCl366mol%AlCl3-EMIC离子液体中的阳极化机制:铀在阳极化作用下仅发生铀氧化为U3+的阳极反应;反应在高电位下由传质控制,传质限制步骤为U3+向溶液中的扩散;传质控制的阳极化过程中铀均匀溶解,伴随着表面U(Al2Cl7)x(AlCl4)3-x盐膜的析出。此外,氧化层对阳极化机制的影响在本论文中也有讨论,尽管氧化层几乎不参与阳极化反应,但会通过阻止铀的溶解来影响阳极化过程。基于上述研究,本论文推出了不同氧化状态下铀的阳极行为模型,并据此进一步发展出应用阳极化处理完整剥离铀氧化层以提升膜基结合力的前处理方法,并将膜基结合力提升至6.2MPa。这一系列研究不仅为该改性方案提供了切实可行的结合力提升方法及理论依据,更是对金属在溶液中的阳极行为这一基础科学问题的再认识。
  本论文发现应用AlCl3-EMIC离子液体电沉积所获得的铝镀层能够有效降低铀的腐蚀速率。在0.01mol/L的NaCl溶液中镀铝后的自腐蚀电流比铀低超过一个数量级,极化电阻约为铀的20倍。此外,本论文还进一步升级了铝镀层体系,在添加MnCl2的离子液体中所获得的非晶铝锰镀层不仅硬度可达5.2GPa,其腐蚀速率比铝低约50%,是一种更理想的铀表面腐蚀防护镀层。这一镀层体系首次出现在铀的表面改性领域,为回答该领域中的最本质问题:何种改性层体系最能契合铀的实际需求?提供了新的思路。
  本研究是铀材料表面改性领域的一次新探索,论证了基于离子液体的表面改性手段可能契合铀的材料特性与工程需求,为应用离子液体对铀进行表面改性奠定了理论基础,拓展了解决铀腐蚀问题的思路。此外,本研究中的相关结果对核燃料的精密加工,乏燃料后处理等也有一定的启示。
[硕士论文] 王裕棣
机械制造及其自动化 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:针对传统直流/脉冲电解加工工艺在小间隙加工时电解产物及热量排出困难的现状,振动进给电解加工工艺孕育而生。在振动进给电解加工过程中,阴极振动与脉冲电源同步匹配,在小间隙时发生电化学腐蚀、大间隙时进行电解液冲刷,从而改善了加工间隙过程中的理化特性,提高了加工精度和表面质量。
  目前,制约振动进给电解加工技术进一步发展的原因之一,就是缺少有效的仿真模型来对加工过程进行分析。振动电解加工过程涉及电场、流场、温度场、几何变形场等,分析各个场参数对最终阳极型面的影响关系十分困难。因此,本课题主要建立振动条件下多场耦合仿真模型,通过动态仿真模拟掌握其机理及影响规律,从而为实际加工中阴极设计与参数优选提供理论依据。
  基于COMSOL Multiphsics有限元仿真平台,建立壁函数法与湍流模型相结合的流场仿真模型。针对振动条件下阴极边界单元反转造成计算不收敛情况,采用自由剖分四边形和自由剖分三角形对加工区域进行混合构建。通过流场瞬态模拟得到阴极振动对电解液流速、流量与压力的影响规律,同时,对流场多步长稳态求解得到的速度分布与瞬态求解得到的结果进行对比分析。
  通过对各物理场进行分析,基于电压模型建立起振动进给电解加工温度场耦合模型,探究了单位周期内温度变化规律。针对流场瞬态求解计算时间过长的问题,提出了流场多步长稳态求解和基于COMSOL的循环迭代求解算法,并进行误差分析,结果表明,此方法能极大地降低计算求解时间,同时将误差控制在合理范围内。利用循环迭代法分析了各种工艺参数对极间间隙温度分布的影响。
  针对多时间尺度求解和参数循环迭代困难的情况,利用COMSOL with MATLAB对整个加工过程进行联合仿真,通过脚本修改实现COMSOL自动循环计算,同时分析了各种工艺参数对阳极材料去除的影响。
[硕士论文] 徐玉喜
工程力学 郑州大学 2018(学位年度)
摘要:摩擦磨损和腐蚀是机械零部件失效的两种主要形式,因此而造成巨大的经济损失。镍铁合金镀层拥有优良的性能,但仍需进一步提高其硬度、耐磨性以及耐腐蚀性能来满足现代工业快速发展的需要。本文主要采用复合电镀技术在45号钢基底上制备了铁镍石墨烯复合镀层,采用SEM、EDS、XRD以及Raman光谱对复合镀层的表面形貌、成分以及结构组织进行表征分析,利用正交试验和单因素试验对铁镍石墨烯复合镀层的制备工艺参数进行了优选,研究了不同工艺参数对复合镀层硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响,同时对复合镀层进行适当的热处理,探讨热处理对其性能的影响,研究结果表明:
  (1)铁镍石墨烯复合镀层制备的最佳工艺条件为:石墨烯浓度1g/L,电流密度为5A/dm2,温度为50℃,时间为90min,搅拌速度为300r/min。此条件下复合镀层的显微硬度为1158.67HV,相比于铁镍合金镀层和45号钢基底分别提高了101.22%和262.56%;平均摩擦系数为0.2236,相比于铁镍合金镀层和45号钢基底分别降低了49.16%和66.60%。通过Raman光谱分析,证明了铁镍石墨烯复合镀层中存在石墨烯纳米片;在(111)面铁镍合金的衍射峰最强,铁镍合金镀层和铁镍石墨烯复合镀层的平均晶粒尺寸,分别为54.71nm和14.98nm,表明石墨烯的加入细化了晶粒,从而使得力学性能提高。
  (2)随着石墨烯浓度的增加,复合镀层的表面粗糙度和显微硬度都呈先增加后降低的趋势,摩擦系数和磨损率均也是呈先减小后增大再减小的趋势。随着电流密度的增加,复合镀层的表面粗糙度和显微硬度都呈先增加后降低的趋势,摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大的趋势。随着镀液温度的增加复合镀层的表面粗糙度和显微硬度都呈先增大后减小的趋势,摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大的趋势。随着搅拌转速的增加,复合镀层的粗糙度和显微硬度都呈先增大后减小的趋势,摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大的趋势。石墨烯嵌入到铁镍合金基质中提高了复合镀层的显微硬度,而且起到了润滑作用,从而使得复合镀层的耐磨性能得到提升。
  (3)加入1g/L石墨烯和电流密度为5A/dm2的复合镀层耐腐蚀性最好,腐蚀等级为5,相比于铁镍合金镀层耐腐蚀性能有所提高。腐蚀后复合镀层显微硬度为707.94HV,相比于腐蚀前降低了32.42%,而腐蚀后铁镍合金的显微硬度降低了64.89%。石墨烯纳米微粒嵌入到铁镍基质中,能够在金属基质与活性介质之间形成稳定的物理阻隔层,对铁镍合金基质起到良好的保护作用,石墨烯的嵌入使镀层金属起到钝化作用,进一步提高复合镀层的耐腐蚀性能。
  (4)随着热处理温度的升高,复合镀层的显微硬度呈下降的趋势。当温度达到600℃,热处理2h后,显微硬度降低到为307.07HV,相比未做热处理时降低了69.98%。随着热处理时间的增加,复合镀层的显微硬度呈下降的趋势。复合镀层在400℃的温度下热处理300min后,显微硬度下降为397.71HV,相比未做热处理时降低了60.76%。热处理前后的铁镍石墨烯复合镀层中铁镍合金的平均晶粒尺寸,分别为14.98nm和46.66nm,热处理使得复合镀层晶粒尺寸增大而导致其力学性能下降。
[硕士论文] 卜丽丽
材料科学与工程;材料学 东南大学 2018(学位年度)
摘要:线锯切割技术已广泛应用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的加工过程。游离金刚石线锯由于其切割效率低、切口损耗大、线锯寿命低及污染严重,已经逐渐被淘汰,取而代之的是固结金刚石线锯。其中,电镀金刚石线锯因其固结强度高、线锯使用寿命长、切割效率高等优点而被广泛应用到硬脆材料的切割工艺中。然而,电镀金刚石线锯制备工艺还存在制备周期长、生产成本高及电镀效率低等缺点,大大限制了它更广泛的应用。本文根据硬脆材料切割工艺的要求和复合电镀工艺的特点,对固结金刚石线锯的复合电镀工艺进行了试验研究。
  本文选用直径为Φ115μm镀黄铜钢丝为线锯的基体丝材,以粒径分布为15~20μm的表面镀有镍磷合金层的金刚石为第二相超硬颗粒,采用可溶性镍板(纯度99.9%)作为阳极,并设计出各材料的前处理工艺。选择瓦特型镀镍液为基础镀液,镀液组成为:六水硫酸镍280g/L、六水氯化镍30g/L、硼酸35g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L、1,4-丁炔二醇1g/L,并根据复合电镀各工序的要求加入电镀添加剂。
  在系列实验研究的基础上,本文通过正交试验确定了各因素对镀层显微硬度的影响程度,得到的主次顺序为:硫酸钴浓度,镀液温度,镀液PH值,电流密度。在本文工艺条件得到的优化工艺参数为:电流密度3A/dm2、温度50℃、PH=4.5、硫酸钴30g/L。此外,通过计算得到了本文实验条件下电镀效率为85.8%,并确定了预镀时间为4min。
  实验结果表明整平剂PPS能有效抑制表面镀镍磷合金金刚石微粒在上砂过程中的团聚现象,但PPS浓度过高,会阻碍金刚石微粒与镀层金属在阴极表面的共沉积过程。PPS浓度为150mg/L时金刚石上砂效果较好。对比表面活性剂CTAB和PVP对金刚石微粒的分散作用显示,CTAB和PVP均能有效地分散金刚石微粒,但PVP会在金刚石表面产生一层分子膜,影响金刚石与镀层的结合力,而CTAB则能有效地提高上砂效率。镀液中CTAB和PPS浓度分别为100mg/L和150mg/L时,在两者的协同作用下,金刚石上砂效率高且金刚石分布均匀。
  镀液中加入糖精能有效消除镀层拉应力,本文条件下,镀液中糖精浓度为0.7g/L时,镀层内应力可基本消除;此外,糖精的加入也使镀层晶粒细化,镀层变得更加平整。
  本文实验条件下电镀金刚石线锯合理的上砂镀工艺参数为:电流密度4A/dm2、电镀时间5min、机械搅拌速度为35~40r/min,并采用双阳极排布方式。加厚镀与预镀所用镀液一样,电流密度为3A/dm2,电镀时间为17min。
  对质量和性能进行的评价表明,本实验制备的电镀金刚石线锯没有出现不良缺陷,金刚石分布均匀且密度适中,线径偏差小,符合基本的外观要求;镀层与基体的结合紧密,且镀层对金刚石微粒把持力高。这些结果都保证了线锯能在实际的切割过程中发挥较好的作用。
[博士论文] 方明
机械制造及其自动化 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:脉冲电流电解加工技术凭借其独特的优势和特点,已成为航空航天、兵器、汽车等工业的关键制造技术,取得了显著的成效。然而,影响电解加工精度的因素众多,加工过程受电场、流场、温度场及电化学溶解场等因素的影响,且各物理场间相互作用关系复杂,导致电解加工准备周期变长,研发成本变高,从而不易于电解加工应用的推广。因此,运用计算机仿真技术对电解加工过程的模拟和阴极的优化设计进行深入的研究具有重要意义。
  本文对高频脉冲电化学精密加工多场耦合理论的若干关键问题进行了深入的分析和研究,主要研究内容如下:
  (1)根据脉冲电解加工的基本原理,理论分析电场、流场和温度场等物理场对加工过程的影响,并结合多物理场耦合相关理论,定义各物理场间的耦合关系类型;根据各物理场间耦合关系类型,提出运用序贯耦合方法对脉冲电解加工多场耦合模型进行求解,为建立脉冲电解加工多物理场耦合模型提供理论支持。
  (2)根据脉冲电解加工多物理场耦合机理,建立脉冲电解加工温度场耦合模型,对加工系统的温度分布进行求解。为了解决脉冲电解加工中多时间尺度温度域求解计算量大的问题,提出一种基于时间平均的准稳态算法,该方法不仅可以快速的计算出脉冲电解加工温度域的准稳态分布,还可以清晰的呈现出温度随脉冲周期的微观演变过程。运用该算法仿真分析了各加工参数对系统温度分布的影响。
  (3)基于脉冲电解加工温度场耦合模型,提出一种脉冲电解加工过程仿真简化算法,用于实现脉冲电解加工成型过程的快速求解,并将该算法与全时间精度算法的求解精度进行比较。同时,运用该简化算法对脉冲电解加工过程进行仿真,研究流场、电场和温度场随加工过程的变化。以叶片脉冲电解加工为研究对象,设计相关试验装置,试验验证该简化算法的正确性。
  (4)根据脉冲电解加工阴极运动和脉冲电流供电的匹配形式,提出一种基于间隙变化模型的阴极设计方法,考虑脉冲参数对阴极设计精度的影响,仿真分析了脉冲参数对极间间隙大小的影响。由于实际加工过程中,电解液电导率分布是不断变化的,为了更精确的设计出工具阴极,提出一种基于多场耦合算法的阴极优化设计方法,根据电解液电导率分布的变化规律,采用迭代的方式不断地对阴极边界进行调整,直到满足设计精度要求为止。
  (5)搭建相关验证试验平台,设计相关工装夹具,对优化设计后的阴极结果进行试验验证,并对实验中出现的问题进行分析,给出了有效的解决方案。验证试验结果表明阴极优化后的工件电解加工精度从0.2mm提高到0.06mm以内,从而有效的证明了基于多场耦合算法的阴极优化设计方法的正确性。
[硕士论文] 林茜
材料工程 南昌航空大学 2017(学位年度)
摘要:无氰电镀镉-钛合金镀层可作为高强度钢的防护层,该镀层中微量的钛(0.1-0.7%)对镀层的氢脆性能和耐蚀性能有较大的影响,但在实际生产中仍存在镀层中钛含量难以控制,镀液不够稳定易水解等技术难题,阻碍了该项技术的推广应用。本文以中性铵盐镀镉液为基础镀液,加入自制的氯氧钛,采用电沉积法制备了镉-钛合金镀层,通过极化曲线法、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法探索了镉-钛合金镀层的电沉积行为;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察了镀层微观形貌和晶面取向,采用单因素实验研究了工艺参数对镀层钛含量的影响;利用“陈化”实验和“连续镀”实验研究了镀液的稳定性,主要研究结果如下:
  1.无氰电镀镉-钛合金镀液中的钛酰离子在阴极表面未发生电化学反应,而是在阴极界面处与OH-反应生成TiO2和少量的Ti2O3,夹杂于镉镀层中,其沉积过程推测为:
  TiO2++OH-→TiO2+H+TiO2++H→TiO++H+2TiO++2OH-→Ti2O3+H2O
  镀液中钛盐的引入增大了工作电流密度区的阴极极化,使镉的形核过电位变大,镀层晶粒变细。
  2.自制主盐氯氧钛时,钛与盐酸的比例控制为1:4(g/ml),中性铵盐镀镉液中引入该自制的氯氧钛(钛含量)为4-5 g/L,且镀液中钛与镉的比例为1:3,施镀时电流密度控制为2-3 A/dm2时,获取10μm镉-钛合金镀层为稻黄色,钛含量达0.4%左右,且该镀液可长期稳定使用。
  3.无氰镀纯镉层表面为暗灰色,结晶粗糙,主要取向为(101)、(002)面,沉积类型为倾斜型镀层,而镀液中引入自制的氯氧钛所获取的镉-钛合金镀层(钛含量约为0.5%)表面呈稻黄色,结晶细致,在(101)、(100)、(110)面为主要取向,沉积类型为垂直型镀层,钛的引入改变了镀层的择优取向和沉积类型,有利于氢气的释放,降低了氢脆的可能性。另外镉-钛合金镀层的自腐蚀电位为-0.825 V,自腐蚀电流密度为1.765×10-2 A/dm2,比纯镉镀层的自腐蚀电位更正,自腐蚀电流密度更小,镀层的耐蚀性增强。
  4.“陈化”实验和“连续镀”实验研究表明:新配制的镀液pH值为5.99和7.05时,镀液稳定常数分别为0.886和0.873,18 d后镀液变浑浊,而pH值为6.7时,稳定常数为0.946,该镉-钛合金镀液在10-60℃室内长期存放时,未产生沉淀,但温度高于60℃时,镀液开始浑浊,产生白色沉淀,沉淀产物主要是Ti(OH)4、TiO2、H2Ti2O11·3H2O、NH4Cl;新配制的25 L镀液连续施镀过程中,施镀至16 d时,通电量为2.07×106 C,镀层钛含量达到峰值,至28 d后,通电量为3.63×106 C,镀层钛含量低于0.1%,镀液中络合剂消耗较快,需重新分析补充镀液的成分,确保其能长期稳定生产。
[硕士论文] 刘超
材料工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:腐蚀是钢铁材料失效最主要的形式之一,因此金属腐蚀与防护的研究具有重要的意义。钢铁表面热镀锌合金层可以有效提高钢铁材料耐腐蚀性能,因而被大量应用到工业生产中;热浸镀合金层长期暴露在自然环境中,随着腐蚀时间的延长,就需要采取其它工艺来进一步防腐,因此钝化工艺应运而生。本课题主要针对钢基体上热浸镀锌铝镍稀土合金溶液专用助镀剂与新型无铬钝化液开发研究;旨在开发一种新型热浸镀锌铝镍稀土合金溶液专用助镀剂,用以减少镀层缺陷的产生,改善镀层表面质量。在此基础上进行钝化处理,来进一步提高镀层表面的耐腐蚀性。
  本课题通过两个主要步骤来提高钢铁材料防腐蚀性能。首先采用热浸镀合金的方法,其主要工艺过程如下:配制不同含量的一系列助镀剂,在相同工艺条件下进行助镀,排除热镀工艺中其它因素对结果的影响。通过对镀层表面质量观察分析;比较各镀层ASS盐雾腐蚀速率大小;分析各镀层电化学极化曲线及比较腐蚀电流与极化电阻的大小,确定出具有高耐腐蚀性的镀层,最终得出助镀剂中各成分的最佳配比方案。实验结果表明:80g/500ml ZnCl2+45g/500ml NH4Cl+30g/500ml SnCl2+0.3g/500ml乌洛托品+130g/500ml无水乙醇+350g/500ml十四烷基二甲基苄基氯化铵+200g/500ml烷基酚聚氧乙烯醚为最优助镀剂成分配比。其次深入研究了钝化处理工艺及其原理:研究了添加剂硝酸铈的含量对改性硅烷钝化膜耐蚀性能的影响,以添加硝酸铈的浓度作为变量,分别制备含硝酸铈0.0005mol/L、0.0007mol/L、0.001mol/L、0.003mol/L以及0.005mol/L的改性硅烷钝化液,进行了钝化膜的微观组织结构分析,通过醋酸铅点滴实验与电化学腐蚀测试结果得出以下结论:硝酸铈的最佳加入含量为0.001mol/L;当加入硝酸铈的含量低于0.001mol/L时,钝化膜的耐蚀性随着硝酸铈含量的增加而逐渐增加;当加入硝酸铈的含量高于0.001mol/L时,钝化膜的耐蚀性随着硝酸铈含量的增加而逐渐变差。
[硕士论文] 赵雪岭
机械设计及其理论 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:微电铸工艺作为UV-LIGA技术的核心内容,被广泛应用在微、纳米制造领域,尤其适用于制作各种由传统加工难以实现的或加工成本很高的精密、微细结构。然而微电铸工艺获得的铸层存在内应力大的缺点,这不仅会导致铸层变形,脱落等问题,甚至还会影响铸层的疲劳性能,增加了微器件的制作难度和成本。本文针对微电铸铸层内应力大的问题,采用Ni-SiC复合电铸的办法,通过对比实验和正交实验,探索SiC颗粒及各工艺参数对电铸层内应力的影响,最后得到了Ni-SiC复合电铸层关于内应力的最优工艺参数。
  根据实验条件和样片条件选择X射线衍射法测量Ni-SiC复合电铸层的内应力。在研究复合电铸工艺及归纳镍基复合电铸材料基础上,选择SiC颗粒作为复合电铸的第二相粒子。随后,基于SiC颗粒的特性,通过初步实验研究,选择了适合本实验的SiC颗粒,并采用了合适的办法对SiC颗粒进行了预处理。
  选择微器件电铸常用的氨基磺酸镍电铸体系,搭建了复合电铸设备,通过实验和理论分析研究了SiC颗粒对铸层内应力的影响。研究发现:Ni-SiC复合电铸层的内应力小于纯镍电铸层,其平均内应力值由-350MPa减小至-241.8MPa,内应力减小率为30.9%。在简要分析金属多晶生长的基础上,从有机物的吸附方面分析了铸层压应力产生的机理。并且简要分析了SiC颗粒对铸层生长的影响,铸层中掺杂进入的SiC颗粒增大了阴极表面的摩擦力,使层状生长的Ni沉积层更加均匀。并且,SiC颗粒的嵌入增大了晶格微观塑性变形的机率,进而释放了内应力。
  为了进一步研究不同的工艺参数对Ni-SiC复合电铸层内应力的影响,引入了正交实验。通过正交实验得出内应力的最高减小量为34%;四个复合电铸工艺参数对Ni-SiC微电铸层内应力的影响程度为:电流密度>SiC浓度>搅拌转速>电铸温度;复合铸层内应力的最优水平组合为:SiC浓度20g/L,电流密度1A/dm2,搅拌转速600rpm,温度50℃。
[硕士论文] 赵肖媛
化学工程与技术 东南大学 2017(学位年度)
摘要:在电化学领域,诸如电解精炼铜、电解水制氢等许多电解过程存在传质困难以及气体产物覆盖电极活性位引起电极有效面积减小的问题,它们使电解过程的能耗增加,因此传质的强化研究在电化学工业上具有重要意义。本论文研究了自行设计制造的仿生电化学池(即由多个部件构成,其中每个部件完成一项功能并按反应顺序串联起来完成电化学反应的装置)在电解精炼铜和电解水中的应用,达到强化传质,提升电解效率,降低能耗的目的。并且在此基础上研究泡沫镍基复合物电极,以期提升其电解水性能。
  我们利用自行设计制造的仿生电化学池来电解精炼铜,并通过电解液的强制对流来加强电解液中离子的传质过程。实验发现,电解液的流动可以促进电解精炼铜过程,并且当电解液流动方向和SO42-的运动方向相同(即从阴极向阳极方向)时效果更好。例如,在50A·m-2恒定电流密度下,槽电压和电耗随着循环速度的增大而减小,电流效率随着循环速度的增大逐渐增大,最后趋于稳定;当电解液的流动速度为600mL·h-1(大约相当于电解槽内运动速度0.056cm·s-1)时,相对于电解液静止时,电解液同反向流动的槽电压分别降低了35.5%和36.9%,电解效率均从94.4%提升到98.9%。这说明,通过电解液的强制流动促进电化学反应的传质过程是可行的。
  我们还设计了一种使用聚丙烯酸钠(PAAS)凝胶电解质的带有气体扩散层的电解水装置,其使用纯泡沫镍(NF)作为阴、阳极电极材料,记为NF(I)NF。该设计的目的是研究产物的及时移除对电化学反应的影响。在此,就是使气体产物尽快地经气体扩散层逸出,从而降低气体在电极上的遮盖效应。实验发现,用6.0MKOH和7.4wt.%PAAS聚合物凝胶电解质可以同时兼顾机械性能和电化学性能,有最好的电化学性能,确定其为最佳凝胶电解质组成。该聚合物凝胶电解质的电解水性能要优于KOH溶液电解质,且还具有长期电化学稳定性。在2.0V时,两者的电流密度分别为95.14mA·cm-2和70.00mA·cm-2,在100mA·cm-2恒定的电流密度下电解池电压分别为2.10V和2.16V。这表明,凝胶电解质和气体扩散层的使用可以实现我们最初的设想。
  为了提高所述凝胶电解质电解水装置的性能,我们还对电催化剂的制备及其性能进行了研究。首先利用恒电流电沉积法在2mA·cm-2、4mA·cm-2和8mA·cm-2三种不同沉积电流密度下制备了Fe/NF和Ni-Fe/NF电极,并使其作为阴极,与泡沫镍阳极及最佳凝胶电解质分别组装成电解池NF(I)Fe/NF和NF(I)Ni-Fe/NF,测试其电解水性能。结果发现与前述NF(I)NF电解池相比较,Fe/NF和Ni-Fe/NF电极大大提高了电解水的电化学性能。分别在2mA·cm-2和4mA·cm-2沉积电流密度下沉积的Fe/NF和Ni-Fe/NF电极具有最好的电化学性能,在2.0V时的最大电解电流密度分别为250.4mA·cm-2和293.7mA·cm-2,在100mA·cm-2恒定的电流密度下电解池电压分别为1.94V和1.91V。
  我们还使用恒电位电沉积法在不同沉积时间条件下制备了α-Co(OH)2/NF电极,并使其作为阳极,与泡沫镍阴极及最佳凝胶电解质组装成电解池α-Co(OH)2/NF(I)NF,测试其电解水性能。结果发现,沉积时间为60min的α-Co(OH)2/NF电极具有最好的电化学性能。通过与最佳凝胶电解质组装的NF(I)NF电解池相比较,发现α-Co(OH)2/NF阳极大大提升了电解水性能,其在2.0V时的最大电流密度为280.4mA·cm-2,在100mA·cm-2恒定电流密度下的电解池电压为1.94V。
  最后,我们把性能最好的α-Co(OH)2/NF阳极与性能最佳的Ni-Fe/NF阴极重新组装电解池α-Co(OH)2/NF(I)Ni-Fe/NF,研究其电解水性能。结果发现其在2.0V时的电流密度高达344.2mA·cm-2,在100mA·cm-2恒定的电流密度下电解池电压低至1.88V,且在10mA·cm-2电流密度下14h内一直保持着稳定的电解池电压,表现出了优异的长期电化学稳定性。
[硕士论文] 郭超
化学工程与技术 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:醌类化合物作为重要的精细化工中间体,在医药、农药、兽药、香料和染料以及新型有机高分子功能材料等领域均有广泛的应用。本文采用“槽外式”间接电氧化工艺,以金属氧化还原电对Ce4+/Ce3+作为媒介,利用电解液中的Ce4+氧化芳烃类基质萘、1-硝基萘和蒽合成目标醌类中间体1,4-萘醌、5-硝基-1,4-萘醌和9,10-蒽醌。电解液中的Ce4+参与完反应后就会转化成Ce3+失去氧化能力,而电解液中失去氧化能力的Ce3+可以通过电化学氧化的方法在电解槽阳极再生。因此,“槽外式”间接电氧化芳烃类基质制备醌类中间体的工艺可以具体分为电解氧化反应和基质氧化反应。
  本文通过单因素控制变量法对电解氧化反应和基质氧化反应的工艺进行了研究,确定了较佳的反应工艺条件。
  电解氧化反应的较佳工艺条件:选用聚丙烯作为电解槽的板框材料,电解阳极选用Nd-SnO2-Sb复合涂层DSA网状电极,电解阴极选用316L不锈钢网状电极,隔膜材料选用 Nafion115离子交换膜,电极板的有效面积为0.02m2,电极间距为d=5mm,电解液的浓度为C(Ce总)=1.0mol/L、C(酸)=3.0mol/L,电解温度为t=40℃,电流密度为J=300A/㎡,电解液流速为ν=0.03m/s。将电解液中Ce3+的转化率控制在80%的条件下,电解液循环套用20次后,电流效率仍大于80%。
  萘氧化合成1,4-萘醌的较佳工艺条件:电解液的浓度为C(Ce4+)=0.6mol/L、C(酸)=3.0mol/L,投料摩尔比为n(Ce4+):n(萘)=6:1,正庚烷作为反应溶剂,萘的有机相浓度为0.2M,反应温度为50℃,反应时间为15min。在该反应条件下,萘的转化率为99.6%,1,4-萘醌选择性为98.1%,粗品纯度为98.8%,产品收率为97.7%。
  1-硝基萘氧化合成5-硝基-1,4-萘醌的较佳工艺条件:电解液的浓度为C(Ce4+)=0.8mol/L、C(酸)=3.0mol/L,投料摩尔比为n(Ce4+):n(1-硝基萘)=8:1,正庚烷作为反应溶剂,1-硝基萘的有机相浓度为0.2M,反应温度为70℃,反应时间为90min。在该反应条件下,1-硝基萘的转化率为98.6%,5-硝基-1,4-萘醌的选择性为98.4%,粗品纯度为98.7%,产品收率为97.0%。
  蒽氧化合成9,10-蒽醌的较佳工艺条件:电解液的浓度为C(Ce4+)=0.5mol/L、C(酸)=3.0mol/L,投料摩尔比为n(Ce4+):n(蒽)=5:1,正庚烷作为反应溶剂,蒽的有机相浓度为0.2M,反应温度为30℃,反应时间为5min。在该反应条件下,蒽的转化率为83.2%,9,10-蒽醌的选择性为94.6%,粗品纯度为98.5%,产品收率为78.7%。
  实验结果表明,“槽外式”间接电氧化法能够持续稳定的利用清洁的电能合成目标醌类化合物,有效的减少了化学氧化试剂的使用,避免了传统化学氧化工艺环境污染大、生产成本高和产品纯度低等问题,具有广阔的应用前景。
[硕士论文] 杨子涵
化学工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:国际市场上锡资源日益紧张,减小镀锡板镀锡量已经成为镀锡工艺的发展趋势。但镀锡量的下降往往带来镀锡板可焊性和耐蚀性的下降。本文试图开发出直接岛状锡和镍系岛状锡两套新型的镀锡工艺,岛状锡镀锡板属于低锡板,但由于其凸起的结构,在相同镀锡量下岛状锡软熔后表现出优于常规低锡板的性能,所以岛状锡镀锡板是一种具有很大发展前景的低锡板种类。
  本文主要对苯酚磺酸体系电镀岛状锡的工艺及其形成机理进行研究,通过SEM,电化学工作站等方法,确定了直接岛状锡和镍系岛状锡的工艺参数,并考察了其软熔后的焊接性能与耐蚀性能。通过电化学工作站研究了两种岛状锡的成核过程。
  在使用低添加剂浓度和电流密度的情况下成功制备出直接岛状锡,其工艺参数为:SnSO4浓度为51g/L,添加剂EN+ENSA(α-氧基-萘+α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚)浓度为0.5g/L,电镀电流密度为1.4A/dm2。SEM测试显示直接岛状锡颗粒粒径在微米级,最小粒径为0.64μm,最大粒径为3.64μm,平均粒径为1.95μm,锡的覆盖度为53%。镀锡量测试结果表明,直接岛状锡在使用高频感应软熔仪软熔后自由锡含量维持在0.3g/m2以上,利于焊接。
  在闪镀镍经过热处理后的基体上制备出镍系岛状锡,其工艺参数为:闪镀镍含量为0.05g/m2,热处理的温度为450℃,热处理的时间为45s,SnSO4浓度为51g/L,添加剂 EN+ENSA浓度为5g/L,电镀电流密度为2.8A/dm2。SEM测试显示镍系岛状锡锡颗粒粒径在微米级,平均粒径为1.65μm,锡的覆盖度为41%;Tafel曲线和阻抗测试显示镍系岛状锡耐蚀性优于常规低锡板和直接岛状锡,电化学测试显示其在软熔后自由锡含量维持在0.3g/L以上,可焊性优于常规低锡板。
  对镀锡层锡颗粒沉积处与露铁处分别进行EDS元素分布测试,测试结果表明,与贫碳区相比,富碳区为直接岛状锡沉积的活性区域,直接岛状锡在形成过程更接近于瞬时成核,铁基体在苯酚磺酸镀锡体系中锡的沉积过程为扩散控制。与镀镍量少的地方相比,镀镍量多的的地方为镍系岛状锡沉积的活性区域,镍系岛状锡在形成过程更接近于瞬时成核,镍经热扩散处理后的基体在苯酚磺酸镀锡体系中锡的沉积过程为扩散控制。
[硕士论文] 白晨洁
化学工程与技术 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,胶原蛋白肽由于具有重要的生物学功能引起了人们极大的关注。传统胶原蛋白肽的提取方法主要为两部分,即明胶的获得和酶解。但因其存在提取率低,工艺复杂、耗时长等的不足,需要对其进一步地改进和提高。低共熔溶剂是一种新型的可持续发展的绿色溶剂,具有无毒、可生物降解、原子利用率达到100%等优点,目前已被广泛应用于各种化工领域。基于其在天然产物中分离提取的有效应用,本文提出了一种用低共熔溶剂(DESs)高效高纯度地从鳕鱼皮中提取不同分子量胶原蛋白肽的方法。
  首先,本文以氯化胆碱为氢键受体,尿素、乙二醇、甘油、酸 A、酸 B和酸C等为氢键供体制备了一系列的DESs,并将其用于鳕鱼皮的浸出体系探究。研究表明,氯化胆碱/尿素中几乎无胶原蛋白的浸出。将由其它体系得到的鱼皮浸出液用有机溶剂沉淀法纯化胶原蛋白及多肽,并通过 UV、HPLC和SDS-PAGE的方法对所得的产物进行纯度和分子量测定。研究表明, DESs酸性体系可以获得较高纯度的目标物。其中,氯化胆碱/酸 A、氯化胆碱/酸 B体系所得分子量主要在100 KDa以上,得率较低。氯化胆碱/酸C体系所得分子量在11 KDa以下,且得率较高。因此,选择的最佳体系为氯化胆碱/酸C。
  对筛选出的氯化胆碱/酸C体系进行单因素实验,探究其不同摩尔比、反应温度、反应时间及液固比对胶原蛋白肽得率及纯度的影响,从而确定出响应面法所需的因素和水平。采用Box-Behnken中3因素3水平的方法,对不同分子量胶原蛋白肽的提取工艺条件进行优化。研究表明,大分子胶原蛋白肽的最佳提取工艺为:摩尔比1:1.0;温度为65oC,时间为2.2 h,液固比为80:1(mL/g),相应的得率和纯度分别为:91.57%和92.85%;小分子胶原蛋白肽的最佳工艺条件为:摩尔比为1:1.0;温度为66oC,时间为6 h,液固比为120:1(mL/g),相应的得率和纯度分别为:96.36%和100%。
  最后,采用 UV和 FTIR的方法,对 DESs的中性及酸性体系进行浸出机理研究。研究表明,DESs中性体系中的Cl-会与胶原蛋白肽末端的氨基或羧基通过氢键作用结合,从而促进了胶原蛋白肽的溶解;DESs酸性体系中游离的氢离子会与胶原蛋白中的亚氨基特异性结合,因而所得产物的纯度较高。此外, DESs酸性体系与胶原蛋白之间形成的新DESs也会促进胶原蛋白的浸出。
[硕士论文] 唐云涛
材料学 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:Q235低碳钢日常生活中应用非常广泛。但是低碳钢很容易受到腐蚀而损坏。本论文旨在通过电镀以及化学方法制备锌镍及三价铬复合镀层以提高低碳钢的耐蚀性。
  研究发现,在电镀过程中,镀液温度要低于30℃。此外镀液中氧化锌、硫酸镍的浓度以及电流密度对锌镍合金层中的镍含量有显著影响。随着镀液中氧化锌浓度的增加,镀层中镍含量逐渐降低;而随着镀液中硫酸镍浓度的增加,镀液中镍含量则逐渐升高并最后趋于平稳的;随着电流密度的增加,镀液中镍含量快速升高。
  扫描电子显微镜SEM观察发现,锌镍镀层的表面呈现颗粒状,而且光滑致密,而锌镍镀层表面的钝化膜层存在明显的裂纹,裂纹的数量随钝化工艺的改变而改变。
  极化曲线及盐雾试验测试整个涂层的耐蚀性。结果表明,镍含量为13%左右的锌镍合金镀层的腐蚀电流密度最低,表明其腐蚀速率最低。盐雾试验也表明镍含量为13%左右的锌镍合金出现红锈的时间最长,当镀层中的镍含量为13%左右时,可获得最好的耐蚀性。盐雾试验测试结果表明当钝化液pH为1.1,钝化时间为20s,钝化温度为25℃时,复合膜层出现红锈的时间最长,说明该钝化层具有良好的抗蚀能力。
  交流阻抗以及腐蚀形貌分析发现,锌镍镀层的耐蚀机制主要是通过腐蚀产物的增多来延缓腐蚀的进一步发展,锌镍钝化复合涂层的耐蚀机制是通过产生的腐蚀产物填充钝化层的裂缝,然后通过钝化层以及腐蚀产物层来延缓腐蚀。
[硕士论文] 汤方武
化学工程 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:为了提高取光率与散热性能,大功率LED的封装技术一般采取倒装封装结构,而倒装结构中凸点材料决定其封装结构的可靠性。Au-30at.%Sn共晶合金拥有良好的热力学性能和优异的机械性能,适合作为凸点材料。与制备Au-30at.%Sn共晶凸点的传统方法相比,电镀法具有成本低廉、工艺制作简单和凸点尺寸小等优点。但是,无氰金锡合金电镀液的稳定性较差,制约了无氰金锡合金电镀技术在实际中的应用。本论文主要研究了无氰Au-Sn合金镀液的稳定性,分析了镀液不能稳定电镀得到金锡共晶成分的原因,提出了相应的解决办法。主要结果如下:
  (1)无氰Au-Sn合金镀液在温度为65℃的电镀过程中,电镀液能够保持澄清,没有沉淀生成,有利于实现高速电镀。在镀液的累计电镀过程中发现,镀层中Sn含量随着电镀时间的积累而逐渐降低。在60min内,能够电镀得到近共晶的Au–Sn共晶合金(28.95~31.53at.%Sn)并且镀层的表面致密平整;80min后,镀层Sn含量偏离Au–Sn共晶成分较大,镀层表面有大颗粒形成。
  (2)采用电化学手段研究了邻苯二酚和锡主盐的氧化情况,发现120min内,锡主盐的氧化并不明显,而邻苯二酚氧化明显。邻苯二酚在金锡合金镀液中起到还原剂和光亮剂的作用。在电镀过程中,邻苯二酚由于氧化消耗,使镀液中邻苯二酚的浓度逐渐下降,导致了镀层中Sn含量随电镀时间的延长而不断减少。
  (3)无氰Au-Sn合金电镀液每电镀20min后,在镀液中添加0.003mol/L的邻苯二酚能够维护镀液的稳定,并能稳定电镀得到近共晶成分的Au–Sn合金(29.2%~30.67at.%Sn)。抗坏血酸浓度对镀层表面形貌和镀层中Sn含量没有明显的影响,抗坏血酸能够作为还原剂替代邻苯二酚;在新Au-Sn合金镀液中进行累计电镀,发现金锡合金镀层中锡含量变化不明显,不超过1at.%,糖精钠可以作为光亮剂替代邻苯二酚。
  (4)新合金镀液中金锡摩尔浓度比以1:3为最佳。糖精钠浓度对镀层表面形貌有较大的影响,当糖精钠浓度为0.01mol/L时,获得的镀层外貌质量最佳;当浓度进一步增加,镀层表面粗糙度增大。峰值电流密度低于10mA/cm2时,峰值电流密度的增加,镀层变得光滑;当峰值电流密度到达10mA/cm2后,峰值电流密度增加,镀层粗糙度增大。峰值电流密度增加的过程中,镀层中锡含量存在一个稳定值,当峰值电流密度小于15mA/cm2时,锡含量随峰值电流密度的增大而增加;当峰值电流密度到达15mA/cm2后,锡含量稳定在14at.%左右,不受峰值电流密度的影响。
[硕士论文] 邓碧鑫
材料学 机械科学研究总院武汉材料保护研究所;武汉材料保护研究所 2017(学位年度)
摘要:镀锌及其合金常用于钢铁表面的防腐处理。锌的化学性质活泼,在潮湿的环境中易发生腐蚀,因此锌层表面需进行钝化处理。国外一些研究机构尝试使用电沉积技术制备具有仿自然矿物结构的膜层,现已取得阶段性成果。目前,国内在该技术领域的研究较少。
  本文通过使用电沉积技术,探索使用含硅物质作为沉积溶液的主要成分,在镀锌层表面制备类矿物层结构膜层的工艺。本文实验在碱性溶液中,将镀锌层基材作为阴极,通过外加电流的方法,驱动硅酸盐与金属表面发生持续的反应,促使溶液中-SiOH与自身以及锌层表面碱式产物缩合,可在金属表面形成一层 Zn-O-Si、Si-O-Si交联成键的非晶形的类矿物层膜层。这种类矿物层膜层的主要成分为金属硅酸盐和二氧化硅。
  采用单因素法选择了硅酸盐体系,通过配制不同含Si溶液体系并考察其稳定性;在稳定溶液体系中,对锌镀层进行电沉积处理,使用电化学测试手段,通过分析处理前后试片表面的开路电位、交流阻抗、Tafel极化曲线,比对了硅溶胶溶液体系、偏硅酸钠溶液体系以及硅酸钠溶液体系制备膜层的耐蚀性能,筛选出合适的溶液体系。
  根据上述确定的硅酸钠体系进行电沉积工艺研究,采用单因素实验、正交实验、结合电化学测试手段,确定了阳极极板材料、硅酸钠模数、溶液 pH值以及硅酸钠溶液浓度;研究了沉积电压、温度、时间、烘干温度、烘干时间等工艺条件对硅酸盐膜层性能的影响,利用正交实验优化了沉积电压、温度、时间工艺参数;研究了氧化剂对成膜的辅助作用。
  采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)等研究了膜层微观形貌、化学元素组成及结构。经检测膜层主要由Zn、Si、O三种元素组成;结合测试数据,初探了膜层形成机理。采用中性盐雾试验(NSS)和电化学测试,研究了膜层的耐蚀性能。结果表明,膜层的耐中性盐雾试验结果与某型三价铬钝化工艺相当。
  本文使用的沉积溶液主要成分为含硅盐,不含铬及其他重金属离子以及挥发性有机化合物,因而其工艺清洁环保。通过电沉积获得的硅酸盐膜层,具有自然界矿物的特性,其性质极其稳定,能够赋予金属基体较高的耐腐蚀性。
[硕士论文] 王朝阳
化学工程 哈尔滨工程大学 2017(学位年度)
摘要:银具有良好的导电、导热、焊接、波导接收及抗菌性能,因此在电子封装及医疗器械领域应用广泛。为降低氰化镀银工艺对环境的危害,本文对一种酸性的光亮无氰电镀银工艺展开了研究。
  运用现代化的大型分析仪器对商品镀液进行剖析,获得了商品镀液中的关键组分,包括甲烷磺酸银、甲烷磺酸、磷酸氢二钠、异丙醇、2,4二羟基苯甲酸等物质,并分别对其进行了定量分析。然后用电化学方法验证检测结果的准确性,证明检测结果基本正确,最重要的是获得了一套适用于一般镀液的分析流程。
  检测过程中光亮剂缺失,导致镀层表面光亮性很差。故在检测结果基础上添加金属表面吸附剂逐步筛选,通过赫尔槽实验初步确定了植酸、HEDP和三聚磷酸钠三个潜在的添加剂。然后分别测试了以上三种添加剂对镀液性能和镀层性能的影响。实验结果表明,上述添加剂通过在阴极表面吸附对晶面取向有较大影响,不同程度上增大了阴极极化,使晶粒细化、硬度上升、内应力增加、光亮性明显改善。
  为了拓宽工作电流密度区间找到最优的添加剂组合,在pH=1.0、温度45℃、转速200 rpm、电流密度2.0 A/dm2条件下,通过赫尔槽实验对植酸、HEDP和三聚磷酸钠三种光亮剂进行两两复配,发现 HEDP溶液添加量为300 mg/L、50%的植酸溶液浓度为0.75 ml/L时光亮区间最大,且镀层表面最为平整细致。故自研强酸性无氰光亮镀银的最终配方为:甲烷磺酸银80.00 g/L、甲烷磺酸61.00 g/L、磷酸氢二钠13.50 g/L、异丙醇50.00 ml/L、2,4二羟基苯甲酸3.00 g/L、聚乙二醇单甲醚600200 mg/L、烯丙基聚乙二醇200020 mg/L、植酸0.75 ml/L、HEDP300 mg/L。
  对研究工艺的镀液性能和镀层性能做了相关测试,结果表明研究的镀液各项性能接近商品镀液。镀液稳定不易挥发可长期保存,镀层结合力及内应力满足要求,镀层硬度达到140 HV左右,电流密度为2 A/dm2时的镀速为1.835μm/min,且阴阳极电流效率均在90%以上,可以满足一定的应用要求。
[硕士论文] 聂昕
机械工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:随着社会的进步与发展,人们对性能突出、功能丰富的微小结构的需求日益迫切,微加工技术得到了迅猛发展。激光辐照冲击效应下的局部电沉积技术作为一种新型微细加工技术,非常适合于加工微小结构。激光局部电沉积技术利用激光辐照加工微区产生力冲击效应和热作用,改变加工微区内电极状态与液相传质环境,可以有效地提高电化学加工速度和加工质量,实现加工制造微小结构的目的。
  然而普通局部电沉积所制备的微小结构,其沉积内部易出现气孔、裂纹、杂散沉积较多等缺陷。本文为了克服这些缺陷,进行了激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验研究,分析了激光强化电沉积机理,实时检测了激光辐照加工微区形成的力冲击效应,进行了激光局部电沉积试验研究。其主要研究内容如下:
  1.探究了激光局部电沉积的加工机理。主要分析了电化学基础理论:液相传质、电子转移、金属电结晶;探讨了激光辐照加工微区内力冲击效应、热作用的形成原因,并以此建立了力学、热学模型;分析了表现为力冲击、热作用的激光辐照冲击效应对局部电沉积的影响。根据所建立的力学、热学模型,对加工微区内的流场与基板受力发生微变形进行了数值模拟仿真,为后续优化试验参数提供了帮助。
  2.建立了激光辐照冲击效应下的局部电沉积试验加工系统,主要由激光辐照冲击系统、电化学沉积系统、运动控制系统、过程检测系统以及测试仪器和装置组成;利用水听器实时检测激光作用在沉积液所产生的力冲击效应,分析了力冲击效应对沉积过程的影响。
  3.在所建立的加工系统上进行了试验研究,针对电源参数的不同进行局部电沉积试验研究,分析脉宽对定域性的影响。依据试验所得电源参数,进行激光局部电沉积制备圆环状沉积体的试验研究;分析单脉冲能量与加工电流不同对定域性的影响。最后,分析单脉冲能量不同对所制备沉积体质量的影响,如晶粒、截面晶粒、表面形貌、显微硬度以及加工速率。
  通过对加工机理的分析,结合试验过程及结果可得:对比与一般局部电沉积,激光辐照下的加工微区内,电极的平衡电位正向偏移,搅拌效应明显,电化学加工速率加快,晶粒细化明显。加工电流越大,杂散沉积越多,定域性降低;单脉冲能量增加,杂散沉积越少,定域性显著提高;沉积体内部晶粒细小致密,显微硬度提高。因此,激光辐照冲击效应下的局部电沉积在微细加工制造领域有极大的应用前景与发展空间。
[硕士论文] 张创
材料学 湖南工业大学 2017(学位年度)
摘要:目前,普通三价铬水溶液体系中电沉积铬合金镀层工艺存在镀层难增厚、铬含量偏低、电流效率低等问题。与水溶液体系相比,离子液体体系具有绿色环保、电化学性质稳定等优点。将其作为电解质,不仅可以有效的避免析氢反应,而且可以提高镀层质量。虽然有关离子液体体系电沉积金属及合金镀层的研究较多,但是有关离子液体中电沉积镍-铬、铁-铬及铁-镍-铬合金镀层的研究仍未见报道。因此,本文采用性质稳定、制备工艺简单的[BMIM]HSO4离子液体作为溶剂,分别进行三价铬电沉积镍-铬、铁-铬、铁-镍-铬合金工艺及机理的研究。具体研究内容及结论如下:
  采用三电极恒电势法研究了主盐浓度、镀液温度、电沉积电位、电沉积时间等工艺条件对铬合金镀层的厚度及组成的影响,从而获得了[BMIM]HSO4离子液体中制备三种铬合金镀层的最佳工艺条件。制备镍-铬合金镀层的最佳工艺条件为:NiCl2浓度0.05 mol/L,CrCl3浓度0.45 mol/L,电位-1.60 V,温度55℃,时间60 min。在该工艺条件下可获得厚度为18.14μm,铬含量为26.79%的镍-铬合金镀层。制备铁-铬合金镀层的最佳工艺条件为:FeCl2浓度0.06 mol/L,CrCl3浓度0.45 mol/L,电位-1.90 V,温度60℃,时间45 min。在该工艺条件下可获得厚度为17.21μm,铬含量为37.61%的铁-铬合金镀层。制备铁-镍-铬合金镀层的最佳工艺条件为:FeCl2浓度0.06 mol/L,NiCl2浓度0.08 mol/L,CrCl3浓度0.45 mol/L,电位-2.05 V,温度55℃,时间60 min。在该工艺条件下可获得厚度为21.09μm,铬含量为23.57%,镍含量为21.36%的铁-镍-铬合金镀层。
  扫描电镜对镍-铬、铁-铬和铁-镍-铬合金镀层的表面形貌和微观结构研究表明,镀层结晶致密,表面平整,光滑,无明显的针孔与微裂纹;X-衍射分析表明这三种镀层均为晶态结构。研究了镍-铬、铁-铬和铁-镍-铬合金镀层分别在1 mol·L-1盐酸、3.5%氯化钾和10%氢氧化钠中的腐蚀电化学行为,结果表明镀层均具有优良的耐腐蚀性。
  循环伏安曲线研究表明,镍-铬、铁-铬和铁-镍-铬合金在[BMIM]HSO4离子液体中的电沉积均是受扩散控制的不可逆过程。恒电位阶跃电流-时间暂态曲线的结果表明镍-铬、铁-铬和铁-镍-铬合金在玻碳电极上的电结晶机理都属于受扩散控制的三维瞬时成核机理。
  (已选择0条) 清除
公   告

北京万方数据股份有限公司在天猫、京东开具唯一官方授权的直营店铺:

1、天猫--万方数据教育专营店

2、京东--万方数据官方旗舰店

敬请广大用户关注、支持!查看详情

手机版

万方数据知识服务平台 扫码关注微信公众号

万方选题

学术圈
实名学术社交
订阅
收藏
快速查看收藏过的文献
客服
服务
回到
顶部