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Pb-Sn合金的薄层电沉积生长

孙斌  
【摘要】:薄层电沉积是研究非平衡生长的一个理想系统。应用Pb-Sn二元体系,本文从实验上研究了二元电沉积生长过程中沉积物的形态演化,结果表明,沉积物的微结构对沉积物的花样形成具有很大的影响。此外,薄层电沉积在现代工业生产中有广泛的应用背景,针对此问题,本文还就Pb-Sn二元沉积物的微结构、生长动力学以及薄层电沉积过程中的共轭溶解.沉积行为进行了深入的研究。本文的主要内容有: 一、Pb-Sn二元电沉积物形态演化的研究 为了考察非平衡生长过程中不同凝聚物花样如枝晶、分形等形成的机制,前人应用薄层电沉积系统对不同的沉积物花样进行了广泛的研究。但这些研究都局限于单组元(纯金属)电沉积体系,所以无法考察电解质溶液的成分和沉积物的微结构对沉积物形貌形成和转化的影响。本文首次从实验上研究了二元电沉积生长过程中沉积物的形态演化。改变溶液中两种金属离子的浓度比例,沉积物的形貌依次从枝晶形态转化为分叉、密枝和分形结构。 研究表明,改变溶液中两种金属离子的浓度比例,沉积物的形貌依次从枝晶形态转化为分叉、密枝和分形结构。通过考察沉积物的微结构,发现沉积物形态的演化是由沉积物组织改变引起的。对于纯金属铅(或锡),由于晶粒生长的择优取向,沉积物是规则的枝晶。当有少量的第二组分金属锡(或铅)加入时,沉积物主要由锡(或铅)基固溶体组成。此时,多余的锡(或铅)则在沉积物中成核而形成锡(或铅)晶粒。这种大量的铅(或锡)基固溶体晶粒与少量的锡(铅)晶粒的混合生长会削弱晶体生长的各向异性,从而导致生长端面的分裂。随着第二组分含量的增加,第二种金属晶粒所占的比例增大,沉积物的组织演变为伪共晶相。随着两种晶粒所占比例的接近,晶粒尺寸变小,弥散度变大。这种两种晶粒的弥散混合生长使得晶体生长的各向异性完全消失,从而表现出一种随机的分形生长。 本文还研究了溶液层较厚(600μm)时Pb-Sn二元合金沉积物花样的演化。当溶液层较厚时,随着Sn含量的增加,宏观上沉积物分别呈现枝晶、分叉、密集、分形和丝状等多种形态,但在显微尺度上则表现为两类演变过程的综合效果。


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