氟化物熔盐体系电沉积钼镀层的研究

作     者：寇倩 

作者单位：安徽工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖赛君

授予年度：2020年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钼镀层 熔盐电解 氟化钾 冰晶石 

摘      要：金属钼是一种稀有高熔点金属,钼及其涂层的应用十分广泛。在众多钼涂层的制备方法中,熔盐电解法具有电流效率高、沉积速率高、附着能力强及抗腐蚀能力好等优点。本文用熔盐电解的方法在氟化物体系中制备了金属钼镀层,在氟化钾与冰晶石体系中对钼离子的电化学行为进行研究,并对两种体系中影响镀层质量的因素进行了探索分析。在电解质成分相对简单的KF-Mo O熔盐体系,采用循环伏安法在900℃研究了Mo在Pt电极上的电化学行为。金属钼在该体系中的还原过程是转移六个电子的一步还原过程,该过程是由扩散控速的准可逆过程,扩散系数为0.91×10 cm·s。以KF-Mo O作为电解质,钼作可溶性阳极,在镍和铜基底上分别制备了钼镀层。该体系在无添加剂的情况下可成功制备纯度较高、镀层质量较好的钼沉积层。在该体系中,以镍片为基底时,较小的电流密度下得到的镀层平整致密,质量更优,电流密度控制在11～33 m A·cm的范围内时镀层质量最佳;电解时间对晶粒大小和致密度等有影响,电解时间在30～60min的镀层较好;温度升高使晶粒粒度变均匀的同时降低了镀层致密度,最佳的电解温度是900℃;周期性反向电流法得到的镀层表面平整且晶粒更细。以铜片为基底时得到的沉积层有明显优先取向,而且铜在该体系中有溶解现象。可见,镍片更适合作为基底材料。在原料便宜且来源广泛的NaAl F-Na F-AlO-Mo O体系中采用循环伏安法研究了930℃时Mo在铂电极上的电化学行为。未加入氧化铝时,钼在NaAl F-Na F-Mo O体系中还原过程是由扩散控速的准可逆过程,扩散系数为1.25×10cm·s;加入氧化铝后,阴极过程的可逆性大大降低。鉴于阴极反应的不可逆性,实验以NaAl F-Na F-AlO-Mo O作为电解质,钼金属作可溶性阳极,在不同基底材料上制备了钼镀层,研究了电流密度、电解时间、电解温度和基底材料对沉积层质量的影响。在实验所用条件下,获得最优镀层的最佳电流密度为30,电解时间应为60min,最佳电解温度为950℃,镍基底和316不锈钢基底均能获得良好的镀层。另外,在该体系中,阴极反应的不可逆性不但改善了各个条件下沉积层的质量,而且为制备电流效率可观的厚镀层创造了条件。