稳恒磁场对Fe-Si复合电镀层形貌及Si含量的影响

将平均粒径为2μm的Si粉分散于镀铁液中,对水平稳恒磁场下复合电沉积法制备Fe-Si复合镀层过程进行了研究,探讨了磁感应强度及位向、电流密度等对Fe-Si复合镀层形貌及Si含量的影响规律.结果表明,采用竖直电极电镀时,在0—1 T磁感应强度下,无论施加平行磁场还是垂直磁场,镀层Si含量均随着磁场强度的增加而增加,特别对平行磁场而言,镀层Si含量从无磁场的1.23%(质量分数,下同)增加到1 T时的39.80%;采用水平电极电镀时,由于重力沉降效应,阴极镀层Si含量可高达37.94%,然而施加垂直磁场后,复合镀层Si含量随磁感应强度增加而急剧下降,1 T时仅为2.83%,并且阴极镀层表面出现与磁场方向垂直的条状铁基质突出物,同时微米Si颗粒沿着突出物延伸方向分布.在1 T磁场下,无论是水平电极还是竖直电极,施加垂直磁场电镀获得的镀层Si含量均随着电流密度的增大而减小,但竖直电极平行磁场电镀获得的镀层Si含量随着电流密度的增加而先增大后减小,在20 mA/cm2时镀层颗粒含量达到最大值.理论分析表明,施加不同位向的稳恒磁场后,电解液中形成的宏观磁流体动力学(MHD)效应和微区MHD效应,是影响复合镀层形貌和Si含量的关键原因.