铜电镀--开题报告2.docVIP

毕业设计(论文)开题报告 题目： 院（系） 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012年 月 日 [1]。而一些铜线材的使用条件比较特殊，如同电气化铁路接触网导线，不仅需要长期承受较大悬挂张力，而且还要承受机车受电弓滑板的高速摩擦，产生磨损，此外，还常常受到非正常机械冲击和事故大电流的影响。高速摩擦产生的火花或大电流会使接触线产生局部瞬时高温，从而是接触线软化，加上较大张力的作用。所以工业发展中对铜导线的要求不再局限于导电性和耐蚀性上，同时还要求其具有耐磨损、抗软化、耐蚀性、抗拉伸等性能，即要求具有足够高的强度[2]。可长期以来，铜线材一直存在着高强度和高导电率之间的矛盾，这个矛盾贯穿到整个导电材料研究的始终。一般认为要保持铜材的高导电率，则其强度往往不足；而提高其强度往往在很大程度上降低了电导率。为了有效解决这一问题，一般需要从铜材材料的各种强化方法入手，在尽可能不降低或少降低铜电导率的前提下，寻找提高其强度的途径[3]。 1.2研究意义 制约列车提速的因素很多，其中接触线综合性能达不到要求是其主要原因之一，提高接触想综合性能对使我国列车速度超过200千米每小时具有重要意义。超细材料具有一系列不同寻常的物理、化学、理学和材料加工成形性能，晶粒尺寸小到超细量级（亚微米以下）的金属综合性能显著提高[4]。超细晶铜克服了纯铜强度不足的缺点，具有晶粒细小和高能非平衡晶界特征，力学性能优良，表面活性较高，保证了铜接触线较高导电性 的同时具有高的强度和耐蚀性，能满足实际工作条件需要，具有很大实用意义[5][6]；电镀是基于电沉积技术的一种薄膜制备方法，可以通过控制电流、电位和镀液的成分浓度进而控制镀层的厚度和质量，其成本低，设备简单，可在常温下进行，可避免层间热扩散，方便操作，容易实现工业化生产，采用电镀法制备超细晶铜具有较大经济效益[7]。 1.3国内外相关研究情况 从电气化铁路接触线的使用材料看，目前国内外使用的接触线有纯铜接触线、铜合金接触线、复合接触线，他们各具优点，但均不能满足高速电气化铁路高速化的要求[8]；从生产工艺上看，接触线产品形状简单，但品种较多，要求安全可靠，目前生产各类接触线的方法有5种，分别是连铸上引法、连铸连轧法、电镀法、浸湿法和conform连续挤压法[9]。其中电镀法是将电流通入具有一定组成的电解质溶液中，在电极与溶液之间的界面上发生氧化还原反应，进而在金属或非金属制品的表面上，形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层的过程；其设备不太复杂、操作易于控制，原材料利用率高，镀层厚度受限，对环境有一定污染，但随着电镀铜工艺的不断变革，从添加剂、电镀液、电镀工艺多方面改进，大大提高镀层质量[10]。 电镀法制备的超细晶铜在兼有高导电性和耐蚀性的前提下具有足够高强度，能满足电气化铁路接触线使用要求。它是依据电沉积原理，通过在电镀液、电源作用下，金属离子在阴极上产生电化学沉积来获取超细材料的方法，在国内外近年来都出现了应用电化学方法研究超细晶、纳米级多层膜的热潮，赵瑾[11]等采用控制双脉冲控电位技术在单晶硅上沉积铜纳米多层膜，并利用扫描电子显微技术及X—射线衍射技术观察了沉积层的断面形貌和晶体结构。但镀层厚度多停留在对300nm以内纳米电沉积薄层研制水平，所达晶粒尺寸也有待进一步细化，对厚层和块状材料的研究较少。 2课题内容及研究方案、方法 2.1课题的主要研究内容 （1）在当前电镀技术基础上，通过试验进一步探索，得出一个最佳的电镀液主盐配比。电镀中把含有镀层金属的盐叫做主盐，例如电镀铜中含铜的硫酸盐就是主盐。通常情况下，主盐浓度高时，采用较高的阴极电流密度，此时导电性和阴极电流效率较高，但溶液带出损失大，成本高，增大废水处理负担；浓度低时，采用较小阴极电流密度，电流效率下降，沉积速率降低，但分散能力和覆盖能力较好较均匀。所以主盐浓度要有一个适宜的范围并与电镀溶液中其他成分维持恰当的浓度比值。 目前生产上应用较多的有氰化镀铜、硫酸盐镀铜、焦磷酸盐镀铜等。氰化镀铜分散能力最好，但氰化物是一种有剧毒的化学药品，这种槽液对环境的污染非常严重。为取代有剧毒的氰化物，国内采用过焦磷酸盐镀铜、HEDP镀铜、柠檬酸盐镀铜乙二胺镀铜等工艺，但都因各种原因未能在大生产中延续下来，至今尚未找到一种既无剧毒又具有氰化物所兼备的络合、钝化、表面活性于一体的络合物[12]。所以从镀液浓度等参数着手，寻求最佳浓度配比是提高镀层质量的必要手段。 结合电镀层表面