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稀土Nd、Ce掺杂对化学镀Fe-P合金影响的研究

孟岩  
【摘要】: 稀土合金薄膜由于具有如高磁性、超导性、光磁记录、光电转化、高催化活性、高储氢量、耐蚀耐磨等优异性能已经广泛应用于磁学、光学、电催化和超导器件等领域。稀土薄膜功能材料的研究成为现代材料科学中最活跃的研究领域之一。 本文采用化学镀的方法,在铜基体上成功地沉积了Fe-P薄膜,同时在镀液中添加不同种类的稀土元素以改善镀层的性能。 研究发现,络合剂的选择及其含量对于化学镀Fe-P合金沉积速率的影响很大,但是对镀层耐蚀性的影响却不明显;主盐的浓度对于沉积速率和耐蚀性的影响均较大;稳定剂对于沉积速率和耐蚀性的影响不明显。 在化学镀Fe-P的基础上,在镀液中加入NdCl_3·7 H_2O以研究稀土Nd对镀层性能的影响。研究发现稀土Nd加入后镀层的沉积速率普遍增加,同时镀层的质量也有所改善,镀层的针孔等缺陷减少,晶粒的尺寸减小,镀层变得致密。因此也使镀层的耐蚀性得到了提高。当稀土盐NdCl_3·7 H_2O的浓度为6 g / L时,镀层在腐蚀介质中的失重速率最小,耐蚀性最好,其失重速率约为不添加稀土时的三分之一。对镀层X射线的分析发现加入稀土后,镀层的结构发生了改变,峰值有一定程度的宽化,出现了向非晶转变的趋势。通过能谱的测试,发现稀土Nd的加入抑制了化学镀Fe-P合金镀层中P的析出,增强了Fe元素的共沉积作用,促进了Fe的沉积。 此外,本文还研究了CeCl_3·7 H_2O对沉积过程和镀层性能的影响。实验结果表明,与添加NdCl_3·7 H_2O不同的是,CeCl_3·7 H_2O的加入并没有提高镀层的沉积速率,但是却使镀层的耐蚀性得到了很大的提高。通过电化学实验和显微分析表明,稀土CeCl_3·7 H_2O的加入可以提高镀层的均匀性,改善镀层的质量。论文还研究了镀层的硬度和磁学性能,结果表明加入稀土CeCl_3·7 H_2O后,镀层的硬度和饱和磁化强度均有所提高。


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