离子液体电解抛光法制备超细钨丝的研究

摘要

Z-pinch驱动的惯性约束聚变( ICF)研究自上个世纪九十年代以来，虽然有了突破性的进展，但是对靶腔负载的研究却从未中止过，因为靶腔负载作为 ICF试验中的关键部件，决定了将激光转换 X光的转换率。钨丝具有高熔点、高硬度、耐热耐腐蚀以及良好的导电性能等优点，是制备靶腔负载的优秀材料。要满足 ICF物理实验的要求，需要制备出直径低于10μm的超细钨丝，且直径圆度均匀，表面光滑平整。
　　本论文主要围绕在离子液体中制备超细钨丝/均匀减径的超细钨丝的工艺以及在超细钨丝上电沉积金进行研究，并对电解抛光制备超细钨丝的腐蚀反应机理展开了探索。
　　制备超细钨丝的工艺，采用电化学方法在氯化胆碱-乙二醇离子液体中进行，试验中先测试了离子液体的导电性能，之后在电化学工作站上采用三电极体系对钨丝抛光的电解电压进行测试。以钨丝为阳极，不锈钢圆柱筒为阴极，以银/硝酸银的无水电极作参比电极，设置电解抛光所需要的电压和抛光时间，反应完后即可得到所需直径的超细钨丝。制备均匀减径的超细钨丝时，在阳极上添加一个提拉装置，设置适当的提拉速度，其他方面与制备均匀直径的超细钨丝的工艺一样。得到的超细钨丝，用SEM，XRD等测试方法，分析钨丝表面的微观形貌和表面原子的微观组织结构。
　　通过研究和分析塔菲尔曲线，线性扫描伏安曲线和交流阻抗图谱，对钨丝的电极腐蚀机理进行探索。与在碱液体系中测得的塔菲尔曲线相比较，发现钨的腐蚀电位较高，说明钨在离子液体中的抗腐蚀性能较强。在离子液体体系将钨丝作为阳极，做线性伏安扫描测试，得到阳极极化曲线上没有出现典型金属腐蚀的钝化区域，由此推断，其腐蚀反应的机制与金属典型的电化学腐蚀机制不同。通过交流阻抗实验发现在电解抛光的过程中控制整个反应速度的步骤是传质过程。
　　论文最后还研究了以超细钨丝为基底，在以柠檬酸金钾为主要成分配制的水系镀金液和离子液体体系的镀金液中电沉积金的研究。实验发现，不管是在水系的镀金液中，还是在无水的氯化胆碱-乙二醇镀金液中，在钨丝表面电沉积金都是比较容易操作的，只要有微弱的还原电流通过，金离子就能被沉积的钨丝表面，用SEM观察镀层的微观结构，可以看见致密且均匀的镀层，且在镀层上没有裂纹和孔洞出现。

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第一章 绪论

1.1 Z-pinch驱动的ICF简介

1.2 电化学腐蚀原理

1.3 离子液体简介

1.4 电化学腐蚀抛光制备超细钨丝的研究现状

1.5 论文选题的意义

第二章 离子液体中电化学方法制备超细钨丝的工艺研究

2.1 实验部分

2.2 制备超细钨丝的工艺流程

2.3 连续减径的超细钨丝的制备

2.4 测试方法

2.5 实验结果和分析

2.6 小结

第三章 电极动力学过程的研究

3.1 实验部分

3.2 动力学过程实验和结果分析

3.3 小结

第四章 超细钨丝表面电沉积金的研究

4.1 实验部分

4.2 实验结果与分析

4.3 小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士研究生其间的学术成果