高压二氧化碳环境电沉积镍的数值模拟及其应用2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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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