磁場下銅和鉻電結(jié)晶過程的初步研究.pdf

1、本文提出在電沉積過程中施加磁場特別是超導(dǎo)強(qiáng)磁場(＞1Tesla)的設(shè)想，采用穩(wěn)恒電流法，在磁場中制備出銅及鉻電沉積層。應(yīng)用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及X射線衍射分析方法，探討磁場強(qiáng)度及磁場方向與電場的相對關(guān)系等對電沉積層表面形貌、側(cè)面晶粒及擇優(yōu)取向影響的基本規(guī)律。結(jié)合電磁場理論和電沉積理論，初步探索磁場對電沉積過程中的晶體形核與生長的影響機(jī)理，得到以下主要結(jié)論： 磁場下銅電沉積實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 1、施加10T垂直磁場時(shí)，銅電沉積

2、層晶粒隨著電流密度的增加先增大后減?。欢┘?0T平行強(qiáng)磁場時(shí)當(dāng)J//G&B∥J時(shí)，銅電沉積層晶粒則隨著電流密度的增加而增大； 2、施加強(qiáng)磁場可以顯著提高電解液的傳質(zhì)速度，因此可有效抑制濃差極化，從而抑制高電流密度下氫氣的析出； 3、由于垂直強(qiáng)磁場在陰極附近的亥姆霍茲層內(nèi)誘生微渦流，從而導(dǎo)致銅電沉積層晶粒細(xì)化；而施加平行磁場時(shí)，由于離子遷移電流仍然存在垂直于磁場的分量，因此同樣導(dǎo)致銅電沉積層晶粒細(xì)化； 4、攪拌及

3、控溫50℃條件下，即使在高電流密度下10T磁場仍然能使電沉積層保持棱錐狀生長形態(tài)； 5、當(dāng)施加垂直強(qiáng)磁場時(shí)，隨著磁場強(qiáng)度的增加，(220)晶面擇優(yōu)取向指數(shù)有減少的趨勢；而施加平行強(qiáng)磁場時(shí)，隨著磁場強(qiáng)度的增加，(220)晶面擇優(yōu)取向指數(shù)有增加的趨勢。 磁場下鉻電沉積實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1、當(dāng)J⊥G&B//J(B＜0.7T)時(shí)，電流密度如小于1060A/m2，則陰極表面不能完全被金屬鉻覆蓋，電沉積層也不均勻；而10T垂直強(qiáng)磁場下，

4、當(dāng)電流密度小于2564A/m2時(shí)，金屬鉻不能在基體上進(jìn)行電沉積。 2、弱磁場下，當(dāng)B⊥J時(shí)，磁場對電沉積層的晶粒尺寸和形貌影響不大，而當(dāng)B//J時(shí)，隨著磁場強(qiáng)度增加，電沉積層晶粒有減小的趨勢。 3、本文試驗(yàn)條件下，不管有無施加弱磁場，當(dāng)電流密度為4240A/m2時(shí)，都是(110)晶面發(fā)生擇優(yōu)取向；當(dāng)電流密度為6360A/m2時(shí)，無磁場、0.5T及B⊥J條件下，(211)晶面成為擇優(yōu)取向晶面，但是施加10T磁場時(shí)，(110