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复合电沉积CoNiMnP-钡铁氧体磁性纳米复合镀层技术研究

作　者: 焦峰
导　师: 曲宁松
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 复合电沉积工艺参数 CoNiMnP BaFe12O19纳米粒子磁性纳米复合镀层
分类号: TQ153.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

将纳米颗粒引入电沉积合金镀层中,赋予镀层以纳米颗粒独特的物理及化学性能的纳米复合电沉积技术,开辟了制备纳米复合材料的新途径,是纳米材料技术与复合电沉积技术的完美结合,是复合电沉积技术发展进程中一次质的飞跃,同时也是纳米材料研究领域中极具活力的研究方向之一。随着微机电系统(MEMS)技术的发展,磁性MEMS传感器、执行器对材料磁性的要求越来越高。采用复合电沉积技术,通过在已有的磁性合金镀层工艺中引入强磁性粒子以增强镀层的磁性成为近年来研究的热点。本文开展了复合电沉积CoNiMnP-BaFe12O19纳米磁性复合镀层的技术研究,主要完成了以下工作:1.分析了硫酸盐-氯化物复合型溶液配方及氯化物溶液配方对CoNiMnP合金镀层质量的影响,选择了一种适合于复合电沉积CoNiMnP-BaFe12O19磁性纳米复合镀层的溶液配方。2.根据复合电沉积工艺特点及钡铁氧体纳米磁性粒子特性,设计制作了复合电沉积CoNiMnP-BaFe12O19纳米复合镀层的系统装置,优化了电沉积工艺参数,确定了适合复合电沉积的溶液组成。3.分别研究了BaFe12O19粒子添加量、表面活性剂(十二烷基硫酸钠)浓度、电流密度和沉积时间对镀层的成分、表面形貌、择优取向及磁性的影响。4.在复合电沉积CoNiMnP-BaFe12O19纳米复合镀层的过程中引入平行磁场,研究了磁场对复合镀层成分、表面形貌、择优取向及磁性的影响。试验结果表明,采用本文提出的电沉积工艺可以制备出均匀、致密、性能优异的磁性纳米复合镀层,在磁性MEMS驱动器、传感器等微器件中具有很好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-19
  1.1 复合电沉积技术及其特点  11-12
    1.1.1 复合电沉积技术  11
    1.1.2 复合电沉积工艺特点  11-12
  1.2 纳米复合电沉积技术及研究现状  12-15
    1.2.1 纳米复合电沉积技术及其工艺特点  12-13
    1.2.2 纳米复合镀层的分类及研究现状  13-15
      1.2.2.1 耐磨、减摩复合镀层  13
      1.2.2.2 自润滑复合镀层  13-14
      1.2.2.3 抗高温氧化复合镀层  14
      1.2.2.4 耐腐蚀纳米复合镀层  14-15
  1.3 磁性镀层的研究及发展现状  15-16
    1.3.1 磁性驱动器材料的制备工艺  15
    1.3.2 电沉积磁性合金镀层的研究现状  15-16
    1.3.3 复合电沉积磁性镀层的研究进展  16
  1.4 磁场在复合电沉积中的应用  16-17
  1.5 本课题研究的意义及主要内容  17-19
第二章复合电沉积基础理论与试验方法  19-28
  2.1 基本原理  19-21
    2.1.1 电沉积的基本原理  19-20
    2.1.2 金属共沉积的基本条件  20-21
  2.2 复合电沉积的原理模型  21-23
    2.2.1 Guglielmi 模型  21-22
    2.2.2 MTM 模型  22-23
  2.3 试验仪器及药品  23-24
    2.3.1 试验主要试剂及主要材料  23-24
    2.3.2 试验及仪器设备  24
  2.4 复合电沉积工艺流程  24-25
    2.4.1 试样的镀前处理  24
    2.4.2 纳米复合电沉积工艺流程  24-25
  2.5 镀层性能的测试方法  25-27
    2.5.1 镀层成分的测试  25
    2.5.2 镀层的表面形貌及显微结构的表征方法  25
    2.5.3 镀层磁性的测量方法  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章电沉积 CONIMNP 合金镀层及 CONIMNP-BAFE12019复合镀层试验研究  28-39
  3.1 电沉积 CONIMNP 合金镀层工艺研究  28-31
    3.1.1 电沉积 CoNiMnP 合金镀层的试验装置  28
    3.1.2 电沉积 CoNiMnP 合金镀层工艺研究  28-31
  3.2 复合电沉积 CONIMNP-BAFE12019复合镀层工艺研究  31-34
    3.2.1 复合电沉积CoNiMnP-BaFe12019可行性试验研究  31-33
    3.2.2 复合电沉积试验装置的改进  33-34
    3.2.3 复合电沉积溶液配方及工艺参数  34
  3.3 CONIMNP-BAFE12019复合镀层与CONIMNP 合金镀层的对比  34-38
    3.3.1 钡铁氧体纳米粒子的嵌入对镀层成分的影响  34-35
    3.3.2 钡铁氧体纳米粒子的嵌入对镀层表面形貌的影响  35-36
    3.3.3 钡铁氧体纳米粒子的嵌入对镀层组织结构的影响  36-37
    3.3.4 钡铁氧体纳米粒子的嵌入对复合镀层磁性的影响  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章复合电沉积CONIMNP-BAFE12019纳米复合镀层工艺研究  39-62
  4.1 钡铁氧体粒子添加量对 CONIMNP-BAFE12019纳米复合镀层的影响  39-44
    4.1.1 钡铁氧体纳米粒子浓度对复合镀层成分的影响  39-41
    4.1.2 钡铁氧体纳米粒子浓度对复合镀层表面形貌的影响  41-42
    4.1.3 钡铁氧体纳米粒子浓度对复合镀层组织结构的影响  42-43
    4.1.4 钡铁氧体纳米粒子浓度对复合镀层磁性的影响  43-44
  4.2 表面活性剂对 CONIMNP-BAFE12019纳米复合镀层的影响  44-51
    4.2.1 十二烷基硫酸钠添加量对复合镀层成分的影响  45-47
    4.2.2 十二烷基硫酸钠添加量对复合镀层表面形貌的影响  47-48
    4.2.3 十二烷基硫酸钠添加量对复合镀层组织结构的影响  48-49
    4.2.4 十二烷基硫酸钠添加量对复合镀层磁性的影响  49-51
  4.3 电流密度对CONIMNP-BAFE12019复合镀层的影响  51-56
    4.3.1 电流密度对复合镀层成分的影响  51-53
    4.3.2 电流密度对复合镀层表面形貌的影响  53-54
    4.3.3 电流密度对复合镀层组织结构的影响  54-55
    4.3.4 电流密度对复合镀层磁性的影响  55-56
  4.4 沉积时间对CONIMNP-BAFE12019复合镀层的影响  56-61
    4.4.1 沉积时间对复合镀层成分的影响  56-58
    4.4.2 沉积时间对复合镀层表面形貌的影响  58
    4.4.3 沉积时间对复合镀层的结构的影响  58-60
    4.4.4 沉积时间对复合镀层的磁性的影响  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章磁场对电沉积CONIMNP-BAFE12019复合镀层的影响  62-72
  5.1 磁场在复合电沉积磁性材料试验中的作用机理  62
  5.2 磁场对复合镀层成分的影响  62-66
    5.2.1 磁场对复合镀层中BaFe12019粒子含量的影响  62-64
    5.2.2 磁场对复合镀层其他主要成分的影响  64-66
  5.3 磁场对复合镀层表面形貌的影响  66-67
  5.4 磁场对复合镀层组织结构的影响  67-69
  5.5 磁场对复合镀层磁性的影响  69-71
    5.5.1 磁场对CoNiMnP 合金镀层磁性的影响  69-70
    5.5.2 磁场对CoNiMnP-BaFe_(12)O_(19)复合镀层磁性的影响  70-71
  5.6 本章小结  71-72
第六章总结与展望  72-73
  6.1 论文总结  72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

复合电沉积CoNiMnP-钡铁氧体磁性纳米复合镀层技术研究

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