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《郑州大学》 2006年
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大面积自支撑金刚石—金属复合膜的电铸研究及其应用

方莉俐  
【摘要】: 本文研究了电铸工艺制备的金刚石-金属复合膜的微结构及其内应力,探讨了电镀工艺参数对复合膜品质的影响;研制出了金刚石颗粒分布均匀、厚度均匀、内应力小的超薄大面积自支撑金刚石-镍复合膜;探讨了复合膜的后续加工工艺,研制出了超薄金刚石-金属复合膜切割片,并对其切割性能进行了初步试用研究。 通过对大面积自支撑金刚石-金属复合膜的电铸过程基本问题研究,得出了如下一些有意义的研究结果: (1) XRD和XPS测试结果显示,电铸金刚石-镍复合膜由金刚石和镍相组成,金刚石颗粒与金属镍之间未见有化学键合,主要系机械包裹作用。 (2)阴极电流密度对复合膜中金刚石颗粒含量、表面形貌、显微应变、膜的沉积速率影响很大。随着电流密度的增加,复合膜的沉积速率增大;复合膜中金刚石颗粒含量先快速增加,在1.3—2.5A/dm~2达到峰值,之后再增加阴极电流密度,金刚石颗粒含量反而下降。而且,在我们的实验条件下,随着阴极电流密度的增加,复合膜的显微应变下降。所以,控制电流密度是沉积高品质复合膜的关键。 (3)复合膜中金刚石颗粒含量随着电镀液中金刚石浓度的增大而增大,但当金刚石浓度大于18g/L时,随着金刚石浓度的增大,复合膜中金刚石颗粒含量增加缓慢,并且有接近饱和的趋势。 (4)在阴极电流密度和镀液中金刚石颗粒含量相同的条件下,搅拌速度和搅拌桨位置对沉积复合膜中的金刚石密度和颗粒分布的均匀性产生很大影响。最佳搅拌速度为180rpm-220rpm,最佳搅拌桨位置为镀液下部。 (5)阴极悬挂倾角对复合膜中金刚石颗粒含量影响很大,倾角为45度时金刚石颗粒含量最高而且分布均匀。阴极悬挂方位对沉积复合膜的厚度均匀性影响很大,电镀过程中阴极沿其自身平面间歇旋转90度后继续电镀,可以得到厚度均匀的复合膜。 (6)从流体动力学出发,分析了电镀液两相流体中流场分布,解释了搅拌速度、搅拌桨位置以及阴极悬挂倾角对复合膜中金刚石颗粒含量的影响。采用欧拉-拉格朗日模型,根据Zwietering公式计算得出本文电镀搅拌槽的离底悬浮临界速度值为210r/min,与实验所得最佳搅拌速度范围符合很好。 (7)在20—70℃温度范围内,研究了温度对复合膜中金刚石磨粒含量、镍晶粒尺寸、显微应变、膜沉积速率、镍晶粒择优生长取向的影响。随着温度的升高,金刚石含量增加,50℃时达到最大含量,随后,金刚石含量随着温度的升高而减小;随着温度的升高,显微应变减小,50℃时显微应变最小,随后,随着温度的升高,显微应变升高;随着温度的升高,沉积速率表现为下降趋势;镍晶粒尺寸也有下降趋势。此外,沉积温度明显影响晶面择优生长,尤其是在较低的沉积温度。所以,为了制备出高精度的金刚石—镍超薄切割片,电铸温度应该在40—50℃范围内。 (8)用人工神经网络BP学习算法预测电镀工艺参数对沉积结果的影响,预测出的复合膜中金刚石颗粒含量、复合膜的厚度和表面微观形貌与实际实验结果接近,训练精度较高。为解决电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积工艺参数优化问题提供了有效手段。 对于大面积自支撑金刚石-镍复合膜的应用研究表明: (1)复合膜中金刚石颗粒含量、厚度均匀性、平整度(变形情况)、刀口形貌是决定切割片使用性能的主要因素。复合膜的厚度均匀性是影响工件切割缝宽度的主要原因。 (2)研制出的超薄金刚石-镍复合膜切割片(51×0.025×40mm)能满足划片工艺要求。对于硅芯片的切割划片实验结果为:机床主轴转速30000rpm,走刀速度5mm/s,切割深度0.35mm,切缝宽度0.048-0.053mm。 (3)电火花加工可以有效除去电镀脱膜后复合膜的毛边和毛刺,是一种行之有效的后续加工方法。 本论文的创新点: (1)用X射线衍射法定量分析了电铸自支撑金刚石-镍复合膜中的微观应力,给出了阴极电流密度和温度对微观应力的影响,为制备高质量电铸金刚石-镍复合膜提供了依据。 (2)从固液两相流理论出发,利用流体动力学,研究电镀液中的流场分布规律及金刚石微粒在流场中的运动规律,选择最佳复合电镀工艺参数,控制复合电镀层中金刚石微粒的含量和分布。 (3)用人工神经网络BP学习算法预测电镀工艺参数对沉积结果的影响,进行电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积工艺参数优化。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O484

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2 方莉俐;刘士国;郑莲;;电解参数对电镀超薄金刚石刀具出刃效果的影响[J];人工晶体学报;2012年05期
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1 周国忠,聂毅强,包雨云,施力田,王英琛;搅拌槽内非牛顿流体流动场的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年04期
2 钟丽,黄雄斌,贾志刚;固-液搅拌槽内颗粒离底悬浮临界转速的CFD模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
3 王振松,李良超,黄雄斌;固-液搅拌槽内槽底流场的CFD模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年04期
4 陈全寿;电镀技术的发展展望[J];表面技术;2000年03期
5 曲彦平,李德高,孙泰礼;铝合金Ni-P-Al_2O_3复合镀前处理工艺和耐蚀耐磨损性能的研究[J];表面技术;2001年01期
6 顾卓明,黄婉娟;耐磨复合镀层工艺的研究[J];表面技术;2002年02期
7 吕正茂,李成明,吕反修;综述与专论金刚石复合镀层的研究现状[J];表面技术;2003年06期
8 黄辉,林志成;表面活性剂在Ni-SiC复合电镀中的作用及机理[J];材料保护;1997年01期
9 李云东,江辉,李根生,何予鹏;电镀金刚石工具中新型镀层的研究[J];材料保护;2002年12期
10 闫时建,田文怀,周永令;复合电镀制备透射电镜试样[J];材料保护;2004年05期
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1 樊志琴;碳纳米管膜的制备及场发射特性研究[D];郑州大学;2003年
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2 李良超;固液搅拌槽内近壁区液相速度研究[D];北京化工大学;2004年
3 钟丽;搅拌槽内固-液悬浮的数值模拟[D];北京化工大学;2003年
4 聂毅强;搅拌槽内三维流动场的实验测量与数值模拟[D];北京化工大学;2001年
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1 林德宽,童纪雄,林奇辉;聚苯乙烯注射制件中的内应力[J];工程塑料应用;1989年02期
2 陈海燕;朱有兰;李才取;田燕;;ABS汽车灯罩镀亮铬处理工艺[J];工程塑料应用;2007年12期
3 吴桂芳,宋学平,刘勇,林伟,孙兆奇;衬底温度对溅射硅基铜膜(Cu/Si)应力的影响研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
4 葛桐;林仕伟;曹阳;;纳米二氧化钛对热带海洋广谱抑菌作用的研究[J];安徽农业科学;2012年17期
5 陈刚;张磊;吴保桥;钟斌;吴勇忠;;喷丸处理对S形辐板车轮辐板表面周向残余应力变化影响的试验研究[J];安徽冶金;2009年04期
6 王超;陈开岩;;煤矿安全宏观预测方法综述[J];安全;2006年02期
7 张询;王首宇;;奥氏体不锈钢化学着色法的工艺[J];辽宁科技大学学报;2008年06期
8 兰绍鹏,徐南平;球团矿焙烧后晶格常数的变化规律及对抗压强度的影响[J];鞍山钢铁学院学报;1995年02期
9 张学珍,朱国才;围压对热敏电阻温度计性能以及对其温度场的影响[J];冰川冻土;1999年01期
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1 吴玉程;;功能涂层技术研究与应用进展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 钟富德;周泽前;钟付先;张辉华;黎全英;刘世若;;导电涂料的研制、生产及应用[A];中国电子学会化学工艺专业委员会第五届年会论文集[C];2000年
3 李宁;黎德育;袁国伟;梁国柱;张王林;;铝上一次浸锌工艺的开发[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
4 邵光杰;秦秀娟;陈闽子;姚枚;;稀土对电沉积Ni-P合金镀液性能的影响[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
5 徐瑞东;郭忠诚;朱晓云;翟成成;;化学镀锡最佳工艺条件的优化[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
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8 刘剑英;铝合金弹性熨压加工表面组织性能及工艺可靠性研究[D];吉林大学;2011年
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1 柯烈强;航空框类结构件铣削加工残余应力抑制策略研究[D];安徽工程大学;2010年
2 张云望;ICF靶零件电镀工艺研究[D];中国工程物理研究院;2010年
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4 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
5 张曰涛;AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王世杰;纳米孪晶镍钴合金镀层的制备和性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙飞龙;纳米孪晶镍镀层在含氯离子溶液中的腐蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 贾胜芳;MEMS引信保险装置的制作及铸层结合强度研究[D];大连理工大学;2010年
9 黄浩;基于数值模拟与实验的平板氧气切割残余应力研究[D];大连理工大学;2010年
10 王岳峰;自组装液内颗粒运动的数值分析与实验研究[D];大连理工大学;2010年
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1 许维源;近年来脉冲电镀发展概况[J];电镀与涂饰;2003年06期
2 何丽芳;郭忠诚;;无氰仿金电镀的研究现状[J];电镀与涂饰;2006年03期
3 肖鑫,龙有前,易翔,郭贤烙,刘桂花;全光亮化学镀镍磷合金工艺研究[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2004年01期
4 方莉俐,张兵临,姚宁;金刚石-金属复合薄膜的电沉积规律[J];金刚石与磨料磨具工程;2005年01期
5 方莉俐,张兵临,姚宁;搅拌对金刚石-金属复合薄膜电沉积结果的影响及流体力学分析[J];金刚石与磨料磨具工程;2005年02期
6 张洋;方莉俐;刘士国;;双脉冲电源参数对电铸金刚石-镍复合膜品质的影响[J];金刚石与磨料磨具工程;2011年03期
7 陈小文,白新德,薛祥义,陈宝山;电位-pH平衡图及其在核材料腐蚀研究中的应用[J];清华大学学报(自然科学版);2002年05期
8 张绍和;脉冲电镀Ni—W钻头电参数优选[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1997年04期
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1 刘金龙;提高复合电沉积金刚石切割片性能的试验研究[D];大连理工大学;2009年
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1 肖乐银;刘心宇;林峰;王进保;周卫宁;;电镀电源对金刚石工具镀层平整性的影响研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2013年02期
2 方莉俐;刘士国;郑莲;;电解参数对电镀超薄金刚石刀具出刃效果的影响[J];人工晶体学报;2012年05期
3 姚怀;张楠楠;王璐;丁留亮;;金刚石表面化学镀铜的研究[J];人工晶体学报;2014年04期
【二级参考文献】
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1 张连宝,卢荣玲,吴鸣鸣;用电沉积方法制备纳米迭层薄膜材料[J];北京工业大学学报;1998年02期
2 段俐,康琦,申功;PIV技术的粒子图像处理方法[J];北京航空航天大学学报;2000年01期
3 周国忠,王英琛,施力田;搅拌槽内三维流动场的RNG k-ε数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年02期
4 徐姚,张政,程学文,郑玉贵,柯伟,姚治铭;旋转圆盘上液固两相流冲刷磨损数值模拟研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年03期
5 周国忠,聂毅强,包雨云,施力田,王英琛;搅拌槽内非牛顿流体流动场的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年04期
6 钟丽,黄雄斌,贾志刚;固-液搅拌槽内颗粒离底悬浮临界转速的CFD模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
7 李良超,张仲敏,黄雄斌;固液搅拌槽内近壁区液相速度研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年01期
8 徐龙堂,周美玲,徐滨士,马世宁,张伟;含纳米粉镀液的电刷镀复合镀层试验研究[J];中国表面工程;1999年03期
9 欧忠文,徐滨士,马世宁,乔玉林,张伟;纳米材料在表面工程中应用的研究进展[J];中国表面工程;2000年02期
10 闫洪,窦明民,陈越,刘玉强;化学镀镍基合金的性能优势和应用[J];中国表面工程;2001年04期
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1 刘毅楠;软X射线多层膜若干基础问题研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
2 李丹勋;悬移质颗粒运动特性的研究[D];清华大学;1999年
3 周国忠;搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D];北京化工大学;2002年
4 侯拴弟;搅拌槽内三维流场的实验研究及数值模拟[D];北京化工大学;1997年
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1 杨芝茵;残余应力对压电薄膜材料性能的影响[D];湘潭大学;2001年
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7 苗睿瑛;方勇;唐玲;李建玲;王新东;;直接甲醇燃料电池用离子液体复合膜的制备及性能研究[J];华南师范大学学报(自然科学版);2009年S1期
8 孙香荣,张根深;软取样装置的研制[J];地震研究;1985年06期
9 莫秀梅;甲壳胺─聚氨酯复合膜的界面粘合研究[J];功能高分子学报;1994年03期
10 曹艳霞,郑国栋,徐纪平;高分子复合膜的界面与性能的相关性[J];科学通报;1998年23期
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1 苗睿瑛;方勇;唐玲;李建玲;王新东;;直接甲醇燃料电池用离子液体复合膜的制备及性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
2 宋玉军;孙斌;孙本惠;亨利·劳伦斯;;用界面聚合法制备结构与性能可控的超薄复合膜的成膜机理(英文)[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
3 刘宇;何本桥;李建新;;联苯聚酰胺中空纤维复合膜的形成及结构变化[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年
4 郝京诚;;有序蜂窝状复合膜(英文)[A];先进润滑抗磨材料研讨会论文集(PPT版)[C];2007年
5 房光强;彭福军;丁同才;;空间充气结构复合膜及其固化工艺[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
6 李瑞欣;庞佶;王新为;郭向飞;郭勇;张西正;;聚四氟乙烯复合膜材料生物防护效果的实验研究[A];第4届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2007年
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10 严辉;邹云娟;宋雪梅;张兴旺;王波;陈光华;马国斌;;富勒烯-聚甲基丙烯酸甲脂复合膜的结构研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
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1 铝包;复合膜在我国医药软包装中的应用[N];中国包装报;2005年
2 孙志明;复合膜质量控制[N];中国包装报;2008年
3 林其水;复合膜生产中两种常见问题的分析处理[N];中国包装报;2008年
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1 林志峰;无机及有机材料复合膜对碳钢腐蚀行为的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
2 武春瑞;杂萘联苯聚醚酰胺超滤膜及其复合膜的研究[D];大连理工大学;2006年
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1 李紫龙;雷达/红外兼容隐身复合膜材料的研究[D];重庆大学;2008年
2 李爱珍;明胶—壳聚糖可食性复合膜的制备与应用研究[D];山东轻工业学院;2010年
3 徐黎明;氧化锆复合膜的制备与高温稳定性研究[D];天津大学;2005年
4 张岩;聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤复合膜结构与性能的研究[D];天津工业大学;2007年
5 李帅;纳米纤维素改性透析复合膜的制备及性能研究[D];北京林业大学;2011年
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8 崔萍;磷酸促进型掺锆杂化硅/聚砜复合膜的研究[D];天津大学;2009年
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