在铜基底上镀制Ni/Cr复合膜的设备与工艺研究

论文摘要

长期以来,我国的水暖元件表面镀Ni/Cr装饰膜系的工艺一直采用电镀技术。年产量很大,产品远销国外。但是电镀具有无法消除的致命缺点,“三废”污染严重,毒性太大,严重影响着我国的环境,对人们的健康也带来了极大的威胁。在此情况下,开发电镀技术的替代工艺,即以一种无污染的工艺技术,进行水暖件产品表面装饰膜的镀制,就显得十分必要和迫切。而采用真空技术镀装饰膜,就可以做到无污染生产,达到环境保护的目的。在本文合作单位原有的Ni、Cr薄膜真空实验工艺研究的工作基础上,将各种镀装饰膜的真空方法进行比较后,改装了共溅射磁控镀膜机,采用共溅射技术镀制梯度膜进行实验。很好地解决了普通磁控溅射不同材料之间的结合力和内应力问题,通过对膜层性能的检测分析,对工艺参数进行了优化,取得了比较理想的实验结果,并申请了专利。论文中用FEMM软件模拟空间磁场,观测等离子体,验证模拟结果。用共溅射方式镀制梯度膜层,并检测。结果表明,使用共溅射方法镀的梯度膜光泽度好,表面细腻光滑,可以达到装饰膜的要求。而且,通过盐水喷雾试验发现,该复合工艺镀的Ni/Cr装饰膜即使在膜层很薄的情况下,也有着优良的耐腐蚀性,耐腐蚀性达到113小时。SEM照片显示镀制的膜层没有空隙,EDS显示膜层的成分在一定范围内成梯度变化,XRD检测形成了合金晶体,该实验工艺基本达到了要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源与目的
• 1.2 本研究的意义
• 1.2.1 金属腐蚀机理
• 1.2.2 电镀行业的发展概况
• 1.2.3 镍/铬体系防护装饰膜电镀生产中的污染问题
• 1.2.4 现行工艺中存在的主要问题
• 1.2.5 真空工艺代替电镀的意义
• 1.3 国内外研究现状及进展
• 1.3.1 镀制装饰膜的常用真空镀膜方法
• 1.3.2 真空方法制备镍、铬薄膜的研究现状
• 1.3.3 真空方法代替电镀的研究进展
• 1.4 研究思路与主要内容
• 1.4.1 工作基础与研究思路
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第二章 实验设备简述
• 2.1 实验设备
• 2.2 平面磁控溅射镀镍的研究现状
• 2.2.1 磁控溅射镀膜的物理特性
• 2.2.2 电子在静止电场中的运动
• 2.2.3 磁控溅射镍靶存在的问题
• 2.2.4 制作磁控溅射镍靶材的常用方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 共溅射理论以及磁场模拟
• 3.1 共溅射理论阐述
• 3.1.1 基本概念与模型
• 3.1.2 模拟计算结果
• 3.2 靶面磁场的模拟计算
• 3.2.1 有限单元法的基本原理及分析步骤
• 3.2.2 利用磁场计算软件 FEMM求解
• 3.2.3 分析结果与实验验证
• 3.3 本章小结
• 第四章 薄膜的制备和检测分析
• 4.1 磁控溅射基本原理
• 4.1.1 磁控溅射技术
• 4.1.2 主要工艺参数
• 4.2 实验流程
• 4.2.1 实验材料的选择
• 4.2.2 基片预处理
• 4.2.3 制备Ni/Cr膜的实验步骤
• 4.3 样品制备与分析
• 4.3.1 实验参数
• 4.3.2 实验的设计
• 4.4 测试与分析
• 4.4.1 表面颜色与粗糙度
• 4.4.2 金相显微分析
• 4.4.3 SEM扫描电子显微镜和X射线能谱仪（EDS）
• 4.4.4 XRD分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢