高压二氧化碳环境电沉积镍的数值模拟及其应用PDF电子书下载

1绪论 1

1.1概述 1

1.2国内外微细电沉积的研究进展 1

1.2.1精密电铸与微细电铸 1

1.2.2微细电铸国内外研究进展 2

1.3MEMS微器件电沉积层均匀性的研究进展 5

1.3.1优化电沉积工艺 5

1.3.2脉冲电沉积 6

1.3.3改善传质条件 7

1.3.4辅助阴极 8

1.3.5阴极屏蔽 9

1.3.6阳极特性 9

1.3.7数值模拟仿真研究 10

1.3.8高压CO2流体电沉积新方法 10

1.4高压CO2流体电沉积技术的研究进展 11

1.4.1表面活性剂对电沉积过程的影响 11

1.4.2CO2体积分数对乳化液电化学性能的影响 12

1.4.3高压CO2流体电沉积的应用现状 12

1.5本书研究内容 13

1.5.1高压CO2流体电沉积镍溶液特性的数值分析 13

1.5.2高压CO2流体镍电沉积层的均匀性研究 13

1.5.3高压CO2流体电沉积镍传质过程的数值模拟 13

1.5.4高压CO2流体镍电沉积层的表面组织和性能调控 13

1.5.5高压CO2流体镍基复合电镀层的微观组织和表面性能分析 14

1.5.6高压CO2流体电沉积技术的应用 14

1.5.7高压CO2流体化学镀制备镍基合金薄膜 14

2高压CO2流体电沉积的研究方法 15

2.1电沉积原理及工艺路线 15

2.1.1电沉积原理 15

2.1.2微细电沉积工艺路线 15

2.1.3微细电沉积层质量标志 16

2.2实验材料 17

2.2.1实验工艺流程 17

2.2.2实验仪器及材料 18

2.3实验原理及装置 19

2.4电沉积层性能分析 22

2.4.1电沉积层表面形貌 22

2.4.2显微硬度 22

2.4.3沉积速率和厚度 22

2.4.4电沉积层的外观检验 22

2.4.5结晶取向和表面轮廓分析 22

2.4.6耐磨性分析 23

3高压CO2流体电沉积的基础理论 24

3.1金属电沉积原理 24

3.2液相传质过程 25

3.3阴极极化与过电位 26

3.4金属电结晶过程 27

3.5复合电沉积数学模型 28

3.5.1Guglielmi模型 28

3.5.2MTM模型 29

3.5.3Valdes模型 30

3.5.4运动轨迹模型 31

3.5.5Hwang模型 31

3.5.6Yeh模型 31

3.6合金电沉积理论 32

3.7硬质复合离子强化机制 33

3.7.1Orowan机制 33

3.7.2Ansell-Lenal强化机制 33

3.7.3Hall-Petch公式 33

3.8法拉第定律和阴极电流效率 33

3.9Scherrer公式（谢乐公式） 34

3.10小结 35

4高压CO2流体电沉积镍溶液特性的数值分析 36

4.1电沉积镍基本理论 36

4.1.1镍的特性 36

4.1.2镍电解液 36

4.1.3电解现象 37

4.1.4高压CO2流体电沉积镍过程 37

4.1.5电流回路 37

4.2实验结果分析与讨论 37

4.2.1回归方程构建 37

4.2.2建立模型 38

4.2.3数值求解 39

4.3数值计算结果与讨论 39

4.3.1压力和温度参数对乳化液电阻的影响 39

4.3.2影响程度分析 40

4.4小结 41

5高压CO2流体镍电沉积层的均匀性研究 42

5.1高压CO2流体微细电沉积电场模拟分析 42

5.1.1高压CO2流体电场实体建模 43

5.1.2边界条件及求解 45

5.1.3Matlab软件模拟计算结果分析 45

5.2高压CO2流体微细电沉积流场分析 46

5.2.1高压CO2流体微细电沉积流场分析基本理论 46

5.2.2深宽比对流场分布的影响 48

5.3小结 50

6高压CO2流体电沉积镍传质过程的数值模拟 51

6.1高压CO2流体电沉积单一镍离子扩散传质过程数值分析 51

6.1.1镍离子扩散传质模型 51

6.1.2镍离子扩散传质过程数值分析 53

6.2高压CO2流体电沉积多物质离子传质过程数值模拟 58

6.2.1数学模型及理论 58

6.2.2深宽比为4时多物质传质过程数值模拟分析 60

6.2.3深宽比为12时多物质离子扩散传质过程 67

6.3小结 68

7高压CO2流体镍电沉积层的表面组织和性能调控 70

7.1电流密度对镍电沉积层组织性能的影响 70

7.1.1电流密度对镍电沉积层显微组织的影响 70

7.1.2电流密度对电沉积镍阴极电流效率的影响 71

7.1.3电流密度对镍电沉积层厚度的影响 72

7.1.4电流密度对电沉积镍沉积速率的影响 74

7.1.5电流密度对镍电沉积层显微硬度的影响 74

7.2表面活性剂对高压CO2流体镍电沉积层组织性能的影响 75

7.2.1表面活性剂对镍电沉积层微观形貌的影响 75

7.2.2表面活性剂对镍电沉积层显微硬度的影响 76

7.3小结 77

8高压CO2流体镍基复合电沉积层的微观组织和表面性能分析 78

8.1高压CO2流体Ni-A12O3复合电沉积层的研究 78

8.1.1Ni-A12O3复合电沉积层的微观组织 78

8.1.2A12O3颗粒含量对复合电沉积层显微硬度的影响 79

8.1.3工作压力对Ni-A12O3复合电沉积层显微硬度的影响 80

8.2高压CO2流体Ni-金刚石复合电沉积层的研究 82

8.2.1Ni-金刚石复合电沉积层的微观组织 82

8.2.2金刚石颗粒添加量对复合电沉积层显微硬度的影响 83

8.2.3工作压力对Ni-金刚石复合电沉积层显微硬度的影响 84

8.3小结 85

9高压CO2流体电沉积技术的应用 86

9.1基于高压CO2流体电沉积制备镍基多孔材料 87

9.2高压CO2流体制备镍基微器件 88

9.3高压CO2流体环境电沉积Ni-C合金镀层 89

9.4高压CO2流体环境电沉积镍基合金镀层的研究 90

9.4.1高压CO2流体制备镍铁合金电镀层的研究 92

9.4.2基于高压CO2流体制备镍钴合金镀层的研究 95

9.5小结 98

10基于高压CO2流体化学镀制备镍基合金薄膜 99

10.1高压CO2流体环境化学镀制备Ni-B合金薄膜 99

10.1.1化学镀制备Ni-B合金薄膜的实验方法 99

10.1.2结果分析与讨论 100

10.1.3小结 101

10.2高压CO2流体环境铜基体表面化学镀制备Ni-P合金薄膜 102

10.3高压CO2流体环境聚合物表面化学镀制备Ni-P合金薄膜 103

10.3.1聚酰胺表面制备Ni-P合金薄膜 103

10.3.2聚酰亚胺表面制备Ni-P合金薄膜 108

参考文献 115