脉冲沉积工艺频率参数对镍基催化剂加氢催化性能的影响

目的:采用脉冲电沉积法在碳纸基底上制备镍-钼合金电极作为催化剂,提高电解水加氢过程中的加氢效率。方法:使用电化学工作站以不同脉冲频率制备催化剂,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、能谱仪(EDS)、气相色谱-质谱联动仪(GCMS)对不同频率下制备出的各催化剂表面形貌、相结构、元素含量以及用于加氢后的产物含量进行表征分析,找到最佳的脉冲频率。结果:最佳的脉冲频率为300 Hz,催化剂表面的Ni含量随着脉冲频率的降低而减少,且表面晶粒尺寸也随之下降,但Ni的分布并不遵循这种规律,在300 Hz频率下沉积出的催化剂表面达到了最佳催化结构,分布均匀,疏松多孔,该状态下的催化剂的加氢催化效率达到最佳,1,2,3,4-四氢喹喔啉的产量达到最高。结论:在其他条件相同的情况下,以脉冲电沉积的方法制备电化学催化剂的频率变化对加氢结果具有一定的影响因素,但起决定性作用的是所沉积的金属在催化剂表面的形貌分布,而频率的高低对表面形貌有一定的影响,在找到合适的脉冲频率时,能获得最佳的加氢催化效果。

添加剂和电流密度对镍钴合金电铸层组织结构的影响

研究了添加剂、电流密度对镍钴合金电铸层应力和钴含量的影响。采用SEM、能谱仪和X射线衍射分析了添加剂和电流密度对铸层形貌及微观结构的影响。结果表明:添加剂TN2能够使铸层产生压应力;TN3能够使铸层产生张应力,TN3与TN2配合使用,能够使铸层应力达到平衡值零。电流密度增加时,当电流密度小于6A/dm2时,铸层应力随之增加;当电流密度大于6A/dm2时,铸层应力随之减小。添加剂对铸层钴含量影响不明显而电流密度对铸层钴含量的影响较明显;TN2,TN3的加入能够使铸层更平滑、晶粒细致紧密。添加剂TN2对衍射峰(200)影响较大,对晶面具有一定的选择性;添加剂TN3对晶面具有较强的选择性,易在(200)面吸附,抑制其生长,此时晶体的生长方向主要为[100]。随着电流密度的增大,衍射峰出现宽化的趋势。

纳米晶脉冲电铸的试验研究

通过理论分析和试验研究 ,利用高频脉冲电流、高速冲液及添加剂方法 ,获得了纳米晶电铸层。分析了在脉冲电铸过程中 。

Cu-金刚石复合镀层的制备

采用复合电镀技术,在酸性硫酸盐镀铜电镀液中加入粒径为20μm的金刚石粉体制备Cu-金刚石复合镀层。通过正交试验优化Cu-金刚石复合电镀的工艺参数,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计研究CuSO_4·5H_2O浓度、阴极电流密度、金刚石粉体浓度和镀液温度对镀层质量的影响。采用X射线分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和摩擦实验机表征优化后复合镀层的相结构、表面形貌及摩擦性能。结果表明:优化的镀液组成和工艺参数为CuSO_4·5H_2O 190 g/L,H_2SO_4 60 g/L,阴极电流密度10 A/dm^2,金刚石粉体浓度20 g/L,镀液温度20℃;优化后的复合镀层晶粒均匀,金刚石粉体质量分数为21.50%,具有较好的显微硬度和摩擦性能。

表面改性技术在连铸结晶器上的应用进展

表面处理是提高结晶器耐磨性和高温耐腐蚀性的有效手段,通过对镀层的改进可以达到提高连铸坯质量、延长结晶器寿命、提高铸坯的表面质量和降低生产成本的目的。综述了国内外最新的涂、镀层在结晶器上的应用情况及其特点。主要有热喷涂N i-Cr镀层、超厚N i-Fe镀层、N i-Co合金、N i-Fe-W-Co镀层、N i-P复合镀层、陶瓷涂层、H iper coat和H iper H3镀层、纳米复合镀层等。同时指出采用稀土和纳米复合镀层等一些新型复合镀层是今后结晶器镀层的发展方向。

超声波对Ni-ZrO2纳米复合镀层微观结构和显微硬度的影响

在超声作用条件下以复合电镀法制备了Ni-ZrO_2纳米复合镀层,用X射线衍射仪和扫描电镜分别对镀层的结晶取向和表面形貌等微观结构进行了分析,并对镀层的显微硬度进行了测试。结果表明:与不加超声相比,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层也在(2 0 0)晶面形成择优取向,但其晶面相对织构系数明显提高,达到93%;由于超声强力搅拌和超声空化效应,在超声作用下制备的Ni-ZrO_2纳米复合镀层的晶粒尺寸细小、组织均匀致密;其显微硬度较高,达到602 HV,比无超声(497 HV)时的有大幅度提高。

阳极偏置法摩擦辅助硫酸盐电铸铜

为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜,基于铜离子两步还原原理,提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置,在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右,同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中,铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积,然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦,从而改善了辅助摩擦的电沉积过程,避免毛刺的产生,提高电铸层质量。试验结果表明:在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法,让铜离子先沉积,再被硬质微珠摩擦,在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层,同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善;当转速为5 r/min时,得到显微硬度为139 HV,抗拉强度为333 MPa的铜电铸层;当采用不溶性阳极时,可进一步增强电铸铜的机械性能,抗拉强度达到460 MPa.

镍钴合金电铸精密薄壁件的研究现状及展望

综述了精密薄壁件的研究现状、电铸基本理论、电铸镍钴合金铸液体系,并对精密薄壁冷屏件和波纹管的工艺发展作了展望。

无背板生长工艺微电铸均匀性的实验研究

针对基于无背板生长工艺的微电铸模具高度不均匀问题,本文首次采用两种不同的周期换向电流进行了实验研究.两种周期换向电流分别是正负脉冲换向电流和正向脉冲负向连续的换向电流,实验采用在大量正脉冲电流微电铸实验基础上总结出来的工艺参数.实验结果表明,由于负向电流腐蚀铸层表面的微观突起,脉冲间断时间消除微电铸阴极表面的浓差极化,正负脉冲电流获得了较好的微电铸均匀性.

Ni-Co合金电铸工艺及性能研究

通过 Ni- Co合金的电铸工艺试验 ,考察了电铸工艺对电铸合金层中钴含量的影响 ,并对电铸层进行了硬度、应力测试。实验结果表明 ,随镀液中钴含量和电铸温度的升高 ,合金电铸层中钴含量升高 ;随阴极电流密度的增大 ,合金电铸层中钴含量降低。合金电铸层硬度随电铸层中钴含量增加而升高 ;随电铸层中钴含量升高 ,合金电铸层中拉应力减小 。

微电铸中电流-流体耦合的数值分析及实验

研究了LIGA/UV-LIGA的核心技术微电铸的内在规律,对影响铸层生长的阴极电流密度和流体流场进行了数值分析。以微流控芯片微模具上的十字电铸层为研究对象,建立了微电铸的数学模型。给出了描述微电铸体系电流密度和流体流场的偏微分方程,运用有限元法对微电铸体系进行三维数值仿真,得到了电流密度分布和流体流场分布的数值结果。选择十字铸层上的测量点,由该点处电流密度和流体流速仿真数据计算出微电铸4 h的铸层生长高度仿真值,并与相同工艺条件下的微电铸实验铸层生长高度进行对比。结果显示,对应各测量点微电铸生长高度仿真值和实验值的变化趋势接近,绝对偏差小,最大绝对偏差为4.437μm,最小绝对偏差为0.264μm。实验表明这种数值仿真方法适用于微电铸工艺设计的辅助分析,可缩短微电铸工艺的开发周期。

叠层模板电沉积中沉积均匀性的实验研究

为了改善叠层模板电沉积技术(LTE)中沉积层的均匀性,以减少辅助工序的工作量,采用直流电流、正脉冲电流和换向脉冲电流3组电流配置进行对比实验,对电流参数包括换向脉冲的脉宽、频率,工作时间、关断时间以及电流密度作了调整和优化.通过对宏观厚度和微观形貌的测量,发现:换向电流配置条件下,模板沉积层具有较好的均匀性,换向脉冲电流的应用可以有效减少LTE工艺的加工难度和加工时间.文中还就换向电流对沉积层整平修饰的作用机理进行了理论分析,并采用优化的换向电流参数制备出了一批截面为20mm×20mm、厚度为4mm的铜质金属实体,证明了该技术的可行性.

硬质粒子摩擦法电铸新技术的研究

提出一种新型的硬质粒子摩擦法电铸技术,从理论上深入探讨了硬质粒子摩擦法电铸技术的沉积机理,并通过金属镍的电铸试验加以验证。理论分析和试验结果表明:硬质粒子摩擦法电铸技术在阴阳极之间引入硬质粒子,并通过电铸芯模的旋转,带动硬质粒子运动,使其不断摩擦、撞击阴极表面,能有效地去除沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面平整光亮的电铸层;通过减薄扩散层和扰动结晶过程,能细化晶粒,提高电铸速度。研究结果显示,硬质粒子摩擦法电铸技术在回转体类薄壁零件的电铸成形中有实用价值。

超声电铸镍-氧化铈纳米复合材料的研究

在电铸工艺中引入超声波,制备了Ni-CeO2纳米复合材料,考察了超声波对电铸速率、电流效率的影响,并对纳米复合材料的表面形貌和显微硬度进行了分析和测试。结果表明,超声波可以提高电铸速率和电流效率,使CeO2纳米颗粒更加均匀地弥散于纳米复合材料中。与无超声下制备的Ni-CeO2纳米复合材料相比,超声作用下制备的纳米复合材料的晶粒得到细化,其组织更加均匀致密、表面更平整,纳米复合材料的显微硬度明显提高。

光亮剂对镍钴合金电铸层的影响

普通镍钴合金电铸层硬度低、应力大、表面粗糙,严重影响了其成品率及质量。研究了添加光亮剂(糖精和1,4-丁炔二醇)对镍钴合金电铸层微观结构、应力以及硬度的影响。结果表明:随着糖精含量的增加,铸层的拉应力逐渐减小,最终转变为压应力,硬度随之增大;随着1,4-丁炔二醇含量的增加,铸层的拉应力越来越大,硬度也随之增大;添加剂使铸层晶粒更加细致、表面更加平滑。基础电铸液中加入0.06～0.08g/L糖精,0.10～0.20 g/L1,4-丁炔二醇,在pH值4～5,温度50～60℃,电镀90 min下可以获得低应力、高硬度、全光亮及结晶细致的镍钴合金电铸层(含10%～15%钴)。

微电铸技术及其工艺优化进展研究

随着微机电系统(MEMS)和微影微电铸微模铸(LIGA)两种技术的发展,微电铸工艺正逐渐展现着其独特的魅力和发展潜力。然而,现有工艺中存在的缺陷也严重阻碍了其进一步发展。因此,对微电铸工艺进行深入研究,突破其工艺瓶颈,将对微加工工艺的应用和推广起着重要作用。着眼于目前微电铸工艺中存在的不足,从工艺缺陷的理论形成机理出发,总结了近期微电铸领域在工艺缺陷的改进方面所做出的努力及成果,并对微电铸工艺未来的发展趋势提出了一些看法。

辅助摩擦电铸Ni-Mn合金的力学性能

利用一种新的电铸技术——游离粒子辅助摩擦电铸技术进行Ni-Mn合金的电铸试验。研究了工艺参数对Ni-Mn合金电铸层显微硬度和拉伸性能的影响规律。试验结果表明,游离粒子的辅助摩擦作用和电铸层中的锰元素共同影响着电铸层的力学性能。随着阴极旋转速率的提高,电铸层中锰含量不断增加,且游离粒子对电铸层的摩擦、挤压作用随之加强,电铸层的显微硬度和抗拉强度都不断提高;随着电流密度的提高,电铸层中锰含量也不断增加,电铸层的力学性能发生波动。在一定锰含量范围内,随着电铸层中锰含量的增加,电铸层的力学性能也随之提高。中温退火处理后,当电铸层中锰含量较低时,电铸层将会出现再结晶现象,晶粒尺寸增大,其力学性能下降,当锰含量高于0.2%(质量分数),其力学性能要高于热处理前。

电沉积法制备ZnO纳米棒/管阵列及其机理研究

采用恒电位电沉积法在未经修饰的ITO导电玻璃基底上用一步法制备了ZnO纳米棒阵列结构,并经碱蚀制备了ZnO纳米管阵列结构。通过阴极线性扫描分析了通氧及添加剂六次甲基四铵(HMT)对沉积ZnO薄膜的电化学行为的影响。结果表明,电沉积体系中通入氧气对阴极还原反应起到了加速作用,而电沉积体系中的HMT通过水解作用对电沉积反应起到了稳定剂作用。在氧气和HMT的协同作用下可使ZnO更加充分地成核生长,得到结构清晰分明的六方棱柱ZnO晶种,进而形成规则均一的ZnO薄膜。

脉冲电铸及铸层质量研究

阐述了脉冲电铸技术,重点介绍了脉冲电流对铸层质量的影响。结果表明,脉冲电流可以显著改善铸层质量,提高工艺指标。

电铸镍钴合金中内应力的影响因素

讨论了硫酸盐体系中影响镍钴合金电铸层内应力的因素。结果表明，内应力随钴离子质量浓度的增加而升高；随电流密度的增大先升高后降低，在6A／dm^2附近时应力最大；随温度的升高而降低；pH在3．0～4．5时应力较小。加入0．2～0．5g／L添加剂可有效消除内应力。