化学沉积Co-Fe-B-RE合金镀层电化学性能和分形的研究

摘要

本文研究了化学沉积Co-Fe-B-RE合金镀层的电化学性能和分形。采用化学沉积Co-Fe-B合金的最佳配方，分别考察了稀土介入在3％NaCl、3％HCI、50％H<,2>SO<,4>、20％NaOH和10％HNO<,3>这5种溶液中镀层的电化学性能(TAFEL曲线、循环伏安曲线和交流阻抗曲线)，得到不同溶液对镀层的腐蚀影响，并对其微观形貌进行观察，用AFM图像计算得到分形维数，对微观形貌进行表述；在化学沉积Co-Fe-B工艺最佳配方基础上添加不同种类稀土元素，考察稀土种类和含量在不同溶液中对电化学性能的影响，探讨含稀土Co-Fe-B合金中稀土对合金镀层工艺、组织结构和性能的作用机理和影响方式，分析其电化学腐蚀，并考虑分形维数与腐蚀的内在关系，以期获得综合性能优异的化学沉积钴基合金软磁薄膜。结果表明：在3％NaCl溶液中，适量稀土的添加能够给增强镀层的耐腐蚀性能，随着稀土Ce添加量的增加，TAFEL曲线自腐蚀电位先正移后负移，循环伏安曲线还原峰电位先负移后正移，在Ce添加量在0.8g/T耐腐性能最好，对于不同稀土，随稀土原子序数的增大，耐腐蚀性能也呈现先增大后减小的趋势，添加重稀土(Gd，Tb，Dy)的镀层耐腐蚀性能优于添加轻稀土(Y，La，Ce)。在3％HCl、50％H<,2>SO<,4>、20％NaOH溶液中，添加稀土后镀层耐腐蚀性能都有所下降，加入重稀土元素镀层耐腐蚀性能降低较少。利用高度相关函数法对AFM图像计算得到分形维数可知，稀土元素Ce介入化学沉积Co-Fe-B合金镀层后，分形维数增大，对应的镀层组织细小，均匀，致密，稀土Ce添加量为0.6-0.8g/L时，镀层分形维数较高。对不同稀土而言，添加重稀土镀层的分形维数大于添加轻稀土的分形维数。分形维数与其镀层在3％NaCl溶液中耐腐蚀能有着对应的关系，分形维数越高，其耐腐蚀性能越大。

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第一章绪论

1.1材料科学中的分形

1.1.1分形的基本概念

1.1.2规则分形和分维

1.1.3分形几何的特点

1.1.4分形理论基础与分形维数

1.1.5分维的测定方法

1.1.6材料表界面分形及其应用

1.2材料的表面工程

1.2.1使用表面工程的目的

1.2.2表面工程的分类

1.2.3表面涂覆

1.3化学镀

1.3.1化学镀概述

1.3.2化学镀钴

1.4稀土在化学镀中的应用

1.4.1稀土元素的结构特点

1.4.2稀土元素在化学镀中的应用

1.4.3稀土元素在磁性材料中的应用

1.5小结

第二章实验方法与条件

2.1实验方法

2.1.1镀液配制

2.1.2工艺流程

2.1.3微观形貌的观察

2.1.4电化学性能的测试

2.1.5分形维数的测定

2.2实验条件

2.2.1实验基体材料

2.2.2实验仪器与设备

第三章三维分形图像与基于MATLAB平台分维算法程序的研究

3.1材料分维概述

3.2化学沉积钴基合金的分形测定

3.2.1分形维数测定流程

3.2.2高度相关函数法维数计算的理论基础

3.3三维分形的图像处理

3.3.1分形图像分析

3.3.2分形图像的提取

3.4分形算法的初步研究

3.4.1 MATLAB简介

3.4.2程序简介

3.4.3运行结果及讨论

第四章化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的微观形貌和电化学性能

4.1化学沉积概述

4.2化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的微观形貌观察

4.2.1原子力显微图像

4.2.2小结

4.3化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的电化学性能

4.3.1电化学概述

4.3.2化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的Tafel曲线

4.3.3化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的循环伏安曲线

4.3.4化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的交流阻抗曲线

4.3.5小结

第五章化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的分形与电化学性能的联系

5.1不同稀土元素化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜

5.1.1不同稀土元素化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的分形

5.1.2不同稀土元素化学沉积Co-Fe-B-RE合金薄膜的分形与电化学性能的联系

5.2不同稀土Ce含量化学沉积Co-Fe-B-Ce合金薄膜

5.2.1不同稀土Ce含量化学沉积Co-Fe-B-Ce合金薄膜的分形

5.2.2不同稀土Ce含量化学沉积Co-Fe-B-Ce合金薄膜的分形与电化学性能的联系

5.3小结

第六章总结

参考文献

发表论文情况