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沉积方法对电沉积铝的影响《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:52:35 阅读: 来源:松紧带厂家

2017-05-18 15:52:10来源: 贤集网

在相同体系下,不同的沉积方法对铝镀层的性质有着重要的影响。根据电流类型不同,把沉积方法分为直流电沉积法和脉冲电沉积法。直流电沉积法是传统的电沉积铝的方法,随着人们对生活品质要求的不断提高,脉冲电沉积技术应运而生。

直流电沉积法是指将基体作为阴极与直流电源负极相连,金属作为阳极与电源正极相连。接通电源后,阳极上的金属离子不断被氧化到电解质溶液中,再通过电解质溶液被还原到阴极基体上。在早先的电沉积研究中,人们普遍采取直流电沉积方法。其优点为:设备简单、操作容易。缺点为:易产生浓差极化和析氢反应,影响电镀层质量,若电流过大,还可能引起电镀层“烧焦”现象。

脉冲电沉积法是通过接通和断开电流的瞬间来制备纯度较高、晶粒细小的铝镀层,当电流接通的瞬间,电极获得了极高的电流密度和电化学极化,产生致密的铝镀层,当电流断开的瞬间,电流消失,阴极上的杂质和气泡等脱附,使铝镀层纯度提高。在相同条件下,脉冲电沉积的平均电流密度要低于直流电沉积的极限值,是直流电沉积的70%~100%。脉冲电沉积制备的铝镀层,晶粒更细小,表面更平整,形貌更均匀、致密,物理、化学性能更加优越。

目前,利用脉冲电沉积法制备铝镀层受到人们的重视,但它还处于起步阶段,研究成果鲜有报道。由于脉冲电流由三个参数(脉宽ton、脉间toff和脉冲电流幅度Jp)控制,所以可以通过改变这三个参数来扩大实验的条件范围,从而使制备出的金属铝,晶粒更细小,甚至可达到纳米级别。利用脉冲电流对AlCl3-NaCl-KCl熔融盐体系进行研究,发现脉冲电流的电流密度比直流的电流密度高,可达到15A/dm2~18A/dm2。

利用脉冲电沉积法在AlCl3-EMIC离子液体体系下成功制备出了铝镀层,并对其性能进行了研究。实验表明,利用脉冲电沉积法制备出来的铝镀层表面比直流电沉积法的光滑平整、致密且均匀。脉冲的温度和电流频率对铝镀层的形态有很大影响,当温度在20℃~90℃,电流密度在5mA/cm2~20mA/cm2时,随着电流密度的增加,反应物的浓度梯度减小,离子扩散率降低,铝镀层厚度增加,当温度为60℃时,形貌最好,孔隙率最低,致密度最高;当温度在25℃,通断电时间为ton=80ms、toff=20ms,电流密度为i=8mA/cm2时,获得的晶粒尺寸最小。在利用脉冲电流电沉积铝时,所得的镀层形貌、晶粒尺寸和厚度由电沉积参数决定(例如电流密度和过电压),故可以通过提高电流密度和增加过电压来实现晶粒尺寸的减小,从而获得纳米级的铝镀层。

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