化学镀法制备Cu包覆Al2O3复合粉体的研究

摘要

陶瓷材料具有高熔点、高强度和耐磨耐腐蚀等特性，但同时由于其脆性大、导电和导热性能差等弱点，限制了陶瓷材料的使用。材料的复合化是材料发展的趋势。在陶瓷基体中引入延性金属成分可以在性能上互相取长补短，产生协同效应，以满足各种特殊性能的要求。制备复合良好的金属陶瓷复合粉体是制备性能优良的复合材料的关键。采用化学镀法制备金属包覆型陶瓷复合粉体可以有效地改善金属和陶瓷颗粒之间的润湿性，使复合材料同时具备陶瓷和金属各自的特性。本文通过介绍化学镀法制备Cu包覆Al2O3粉体的原理、制备方法，以获得包覆均匀、分散良好的Cu/Al2O3复合粉体为目的，研究了化学镀铜过程中预处理、镀液组成和工艺参数等因素对粉体包覆质量的影响。通过JSM-6700F型扫描电镜对粉体的表面形貌进行分析，并用X'PertPRO型X射线衍射仪来分析复合粉体的相组成。
　　 实验中所用的Al2O3粉体的平均粒径为3.5μm。在化学镀前需要对Al2O3粉体进行预处理，在实验中对Al2O3粉体依次进行分散、碱洗、粗化、活化敏化、解胶等过程，研究了物理分散和化学分散对粉体分散性能的影响。采用柠檬酸三钠为分散剂，并探讨了分散剂的用量对粉体沉降性能的影响。结果表明：当柠檬酸三钠相对于Al2O3粉体的含量为2.5％时，沉降时间最长，分散性能最好。采用胶体钯活化液对Al2O3粉体进行催化处理。后续的化学镀铜实验证明：胶体钯活化液能够很好的催化Al2O3粉体使之成为活化中心，并指出活化敏化后的解胶过程必不可少。接着，实验对pH值和化学镀铜液的组成对化学镀过程的影响进行了研究，分析了pH值对镀液稳定性及镀速和增重的影响，确定最佳的pH值为12.0。镀液组分对化学镀过程和复合粉体的质量都有重要影响，实验中通过控制变量法对镀液中的主盐、还原剂及络合剂对镀速和增重的影响进行了研究，找出了最佳的镀液配方：CuSO4·5H2O:20g/l，EDTA-2Na:20g/l，C4H4O6KNa·4H2O:8g/l,HCHO:28ml/l,K4[Fe(CN6)]·3H2O:10mg/l，NaOH:16g/l，CH3OH:100ml/l。最后研究了装载量对化学镀铜过程的影响，结果表明，装载量对镀速影响明显，与增重关系不大，但是可以通过调整装载量来控制复合粉体中金属相的含量。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 金属-陶瓷复合粉体的研究进展

1.2.1 金属-陶瓷复合粉体的特点

1.2.2 金属-陶瓷复合粉体的制备方法

1.2.3 金属-陶瓷复合粉体的应用和研究进展

1.3 粉体化学镀铜

1.3.1 化学镀铜的基本原理

1.3.2 粉体化学镀铜

1.4 课题提出的意义及主要内容

1.4.1 课题研究的意义和目的

1.4.2 课题研究的主要内容

2 Cu-Al2O3复合粉体的制备与表征

2.1 实验原料和实验设备

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验设备

2.2 复合粉体的制备方法和过程

2.2.1 Al2O3粉体的预处理

2.2.2 Al2O3粉体的化学镀

2.2.3 复合粉体的后处理

2.3 粉体的表征方法

2.4 本章小结

3 预处理及pH值对Al2O3粉体化学镀铜的影响

3.1 引言

3.2 预处理对Al2O3粉体化学镀铜的影响

3.2.1 活化敏化及解胶对化学镀铜的影响

3.2.2 对预处理机理的讨论

3.3 pH值对Al2O3粉体化学镀铜的影响

3.3.1 pH值对镀覆孕育期的影响

3.3.2 pH值对镀速的影响

3.3.3 pH值对增重的影响

3.3.4 pH值对镀覆后粉体形貌的影响

3.3.5 pH值对镀覆粉体相组成的影响

3.3.6 结果分析及讨论

3.4 本章小结

4 镀液成分对Al2O3粉体化学镀铜的影响

4.1 引言

4.2 主盐含量对化学镀铜的影响

4.2.1 主盐含量对镀速的影响

4.2.2 主盐含量对增重的影响

4.2.3 结果分析及讨论

4.2.4 小结

4.3 还原剂含量对化学镀铜的影响

4.3.1 甲醛含量对镀速的影响

4.3.2 甲醛含量对增重的影响

4.3.3 结果分析及讨论

4.3.4 小结

4.4 络合剂含量对化学镀铜的影响

4.4.1 络合剂含量对镀速的影响

4.4.2 络合剂含量对增重的影响

4.4.3 双络合剂的选用

4.4.4 结果分析及讨论

4.4.5 小结

4.5 装载量对化学镀铜的影响

4.4.1 装载量对镀速的影响

4.4.2 装载量对增重的影响

4.4.3 结果分析及讨论

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 实验结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢