电结晶

摘要： 为了研究 Co-Fe-B复合镀层在电沉积初期的共沉积行为,采用线性扫描伏安法、计时伏安法,通过计算电化学反应动力学参数,揭示了 Co-Fe-B 复合镀层的成核机理。结果表明:在 Co-Fe和 Co-Fe-B 复合镀层的镀液中,随着阶跃电位的逐渐增大,峰值电流呈逐渐增大的趋势,而形核弛豫时间逐渐缩短。与 Co-Fe的成核电流相比,Co-Fe-B的成核电流值减小。Co-Fe-B复合镀层的成核遵循连续成核规律:即在低负电势下加速形核;高负电势下,成核和生长速度缓慢。随着镀层中钴含量增多,晶粒尺寸增大,当镀层中钴含量达到 53.06 %时,铁磁性达到191 A·m^(2)·kg^(-1)。

摘要： 为了研究Y2O3纳米粒子在与Ni2+和Co2+共沉积过程中的电化学行为,揭示Ni-Co/Y2O3复合镀层的电结晶机理,针对Ni-Co/Y2O3的超声辅助电沉积进行了循环伏安(CV)、计时电流(CA)、交流阻抗(EIS)等电化学测试,并通过对实验曲线的拟合计算出共沉积过程的动力学参数.结果表明,Y2O3纳米粒子与基质金属的共沉积使形核/生长电位正移,阴极极化度减小.Ni-Co合金和Ni-Co/Y2O3复合镀层的形核/生长符合Scharifker-Hill瞬时成核模型:低负电位下,复合镀层的成核速率更高,Y2O3纳米粒子对Ni-Co合金的形核起促进作用;高负电位下,Y2O3纳米粒子抑制了Ni-Co合金的形核过程.拟合计算结果与实验曲线的理论分析一致.EIS测试表明,Y2O3纳米粒子对电极/电解液界面处的双电层无明显影响,但会减小复合共沉积过程的电荷转移电阻.

摘要： 为研究Cr^(3+)在金属电极表面的电结晶行为,在氯化物三价铬电镀溶液中,采用电化学工作站测试了Cr^(3+)沉积的时间电流曲线,并利用扫描电镜(SEM)分析镀层形貌。结果表明:在镍电极、铜电极和铬电极表面,Cr^(3+)的电沉积均经历了成核过程;铜电极和镍电极表面表现为连续成核转为瞬时成核的机理,铬电极的(I/Im)2-t/tm曲线偏离理论曲线较大,但其表现出较正的形核阶跃电位(-1.1 V);随着阶跃电位的负移,3种电极电沉积的电流极大值逐渐增加,电结晶的扩散速率增加,成核数密度减少,镀层由平整光滑逐渐转变为球状晶胞紧密堆砌,晶胞尺寸逐渐增大;在相同的阶跃电位下,铬电极的沉积电流值更小,成核数密度更大,晶胞尺寸更小。

摘要： 目的通过电极表面质量的变化对工业电解液中Ni阴极沉积和阳极溶出过程进行研究,同时考察温度对此过程的影响。方法采用循环伏安法(CV)研究硫化镍可溶阳极/混酸体系的工业电解液中,镍在金电极表面的阴极沉积、阳极溶出过程以及温度对该过程的影响,并利用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术对此过程中电极表面的频率响应进行实时监测,同时依据实验测定的M/n值对此过程中不同电位区间的电极过程进行研究。结果电解液温度为30°C时,Ⅰ和Ⅱ沉积区的M/n值分别为30.8、29.3g/mol,与之对应的Ⅲ-1和Ⅲ-2溶出区的M/n值分别为30.7、29.4g/mol。改变实验温度后,20°C时循环伏安实验将无法正常进行,当电解液温度由20°C逐步升高至25、30、35°C时,归属于沉积峰的M/n值依次为30.3、30.9、26.3g/mol。随着温度的升高,镍的起始沉积电位逐渐正移,阴极沉积过程进行完全时,随着温度的升高,沉积在电极表面的镍沉积层质量逐渐增加,阳极溶解完全后,残留在电极表面的镍沉积层质量逐渐减少。结论工业电解液中与镍沉积电位相近的金属离子(Co^2+、Cu^2+)与Ni^2+发生共同沉积,并且种类随着温度的升高趋于复杂化。适当提高电解液的温度不仅有利于CV曲线中“形核环”和“溶出峰”的出现,而且还有助于镍的沉积,但同时也会形成结构疏松且易于溶解的沉积层。在-1.4V时,CV曲线电位扫描方向的转变,使得沉积层结构发生变化,导致溶出过程发生分区溶解,并且溶出过程的分区现象随着温度的升高而越发明显。

摘要： Influence of chloride ion on Cu deposition-reduction process as well as influence of chloride ion concentration on the initial electrodeposition behavior of copper on rolled copper foil in a 20 g/L CuSO4+70 g/L H2SO4solution were investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry. Results showed that an addition of chloride ion could seldom alter the initial potential of copper deposition,but shortened the nucleation relaxation time in the initial stage of copper crystallization and increased the cathode reduction current at a low bias voltage(-0.3~-0.1 VSCE),while the existence of chloride ion at a high bias voltage(-0.6~-0.4 VSCE)could impeded the process of copper crystallization. The effects of chlorine ion concentration and bias voltage on the morphology of copper coating were observed by scanning electron microscope. The mechanism of chlorine ion in the process of copper electrocrystallization was also discussed.%采用循环伏安、计时安培测试研究了在20 g/L CuSO4+70 g/L H2SO4酸性镀液中Cl-存在对铜沉积还原过程以及Cl-浓度对铜在压延铜箔基体上电结晶初期行为的影响.研究表明,加入Cl-,铜沉积起始电位大致不变,并在较低偏压(-0.3~-0.1 VSCE)下缩短铜结晶初期的形核弛豫时间,提高阴极还原电流;在较高的偏压(-0.6~-0.4 VSCE)下,Cl-则阻碍铜的结晶沉积.通过扫描电镜还观察了Cl-浓度、偏压对铜镀层组织形貌特征的影响,探讨了Cl-在铜电结晶过程中的作用机理.

摘要： The effects of temperature on the electrochemical behaviour of nickel in an industrial electrolyte system and the microstructure of nickel electrodeposition layer were investigated by means of cyclic volta-mmetry curves,potentiostatic transient current vs time curves and SEM.The result showed that the tem-perature would not change the nucleation/growth mechanism of nickel electrodeposition in this electrolyte;The nucleation would still be instantaneous,and the growth would be in accordance with the three-dimen-sional instantaneous nucleation and growth mode.With the increase of temperature,the cathode peak cur-rent would increase,and the probability of electrocrystallization of nickel would increase.The activity site would not keep increasing at the initial stage of nickel electrodeposition.Increasing the temperature would increase dispersion ability of the electrolyte,the Ni2+would more easily spread to the surface of the glassy carbon electrode,and nickel grain nucleation and growth rate would increase.When the temperature of the electrolyte was 65 °C,the nickel electrodeposition layer would gradually cover the surface of the glassy car-bon electrode and the grain size in electrodeposition layer of nickel would be less than 100 nm.%采用循环伏安曲线、恒电位暂态电流-时间曲线和 SEM等方法研究了工业电解液体系下温度对镍电化学行为及镍电沉积层微观组织的影响.结果表明:温度不改变该电解液体系中镍电沉积的形核/长大机理,其形核仍然为瞬时形核方式,生长符合三维瞬时形核生长模式.电解液温度升高,阴极峰峰值电流增大,镍的电结晶几率增加.温度升高镍电结晶初期的活性点并没有持续增加,提高温度会增加电解液的分散能力,电解液中 Ni2+更容易扩散至玻碳电极表面,镍晶粒形核及生长速率增大.当电解液温度为 65 °C时,镍电沉积层逐渐布满整个玻碳电极表面,沉积层晶粒尺寸均在 100 nm以下.

摘要： 采用循环伏安法和计时安培法研究在氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂SnCl2·2H2O/[1ChCl:2EG]DES中,Sn2+/Sn的电化学行为和Sn的电结晶形核机理.研究结果表明:Sn的电沉积需要一定的过电位,并随温度的升高,所需的过电位减小;获得323 K时的传递系数α为0.35,Sn2+的扩散系数为1.628×10-6 cm2/s;在303～343 K内,Sn2+在SnCl2·2H2O/[1ChCl:2EG]DES中的电还原反应属于受扩散控制的准可逆过程;当阴极施加电位较小(较正)时,Sn在玻碳电极上的电结晶过程为受扩散控制的三维瞬时形核,当阴极施加电位较大(较负)时,Sn的电结晶过程更趋向于三维连续形核.

摘要： 分析了带钢连续电镀锡生产线运行过程中电镀槽内出现锡的意外电结晶现象.电绝缘失效、双极性电镀均能导致锡的意外电结晶的发生.从设计、操作与维护方面提出了防治对策.

摘要： 通过极化曲线、电化学阻抗谱、计时电流等电化学测量方法研究了整平剂TS-L对铜电沉积的影响.基础镀液组成为:CuSO4·5H2O 75 g/L,H2SO4 240 g/L,Cl-60 mg/L.结果表明,TS-L会抑制铜的电沉积,有利于得到平整、光亮的镀层.随TS-L用量增大,其抑制作用增强.TS-L的用量为50 mg/L时,铜的电沉积由基础镀液的三维瞬时成核转变为三维连续成核.随TS-L质量浓度的增大,镀液的深镀能力提高.在电镀液中添加50 mg/L整平剂TS-L、10 mg/L光亮剂TS-S和600 mg/L抑制剂TS-W时,深镀能力为87％,铜镀层的延展性和可靠性满足印制线路板行业的应用要求.

摘要： 以单晶Si(111)为基底使用双槽法电结晶制备Co/Pd纳米多层膜,确定了工艺条件。通过电位阶跃法探讨了镀层晶体成核机理,Co、Pd电结晶初期均为三维瞬时成核过程.使用石英晶体微天平(EQCM)精确测定沉积过程中膜的质量.X射线衍射(XRD)研究显示:多层膜具有较好的晶格取向,出现Co/Pd(111)的合金峰.并用物性测量系统(PPMS)测试了Co/Pd多层膜的磁性能.磁滞回线表明:矫顽力随着磁性层厚度的减小而增大,可达到1130 Oe左右.

摘要： 用电沉积的方法实现铜在芯片上高深宽比的刻槽中的超等角填充具有独特的优势.要保证微纳米尺寸的电沉积铜线性质的连续性,选择合适的能提高镀液深镀能力的添加剂是关键。作为电沉积法实现铜超等角填充的关键添加剂,聚乙二醇(PEG),Cl,和聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)已经受到人们广泛关注,但是这些研究主要在于探讨PEG，Cl,和SPS对铜电沉积实现超等角填充的作用,而对其电结晶过程行为没有予以足够的重视。本文应用循环伏安(CV)和计时安培法(CA)研究了上述添加剂作用下的铜电结晶行为。

摘要： 采用线性扫描伏安法和计时安培法研究了硫酸铜溶液中铜在玻碳电极上电结晶的初期行为,在含与不含氯离子的0.05MCuSO-0.5MHSO电解液中,循环伏安实验结果表明铜在玻碳基体上的沉积没有经过UPD过程:氯离子明显使Cu的沉积和氧化峰变得尖锐,改变Cu的沉积速度.计时安培实验结果表明,Cu的电结晶按瞬时成核和三维生长方式进行,氯离子不改变Cu的电结晶机理,但在I-t曲线中,导致电流达最大(I)所需的时间t减小、晶核数密度和生长速度增大,从而明显改变Cu沉积层的质量.当Cl浓度在10ppm-20ppm范围时,成核的晶核数密度达最大,即氯离子在此范围内,为最佳添加量.

摘要： 本文对电活性离子扩散控制的电结晶模型作了介绍,利用不同阶跃电位下的稳条电流响应曲线,进行非线性曲线拟合和参优化.

摘要： 用计时电流法研究了三价铬镀液中铬在玻璃碳电极上电结晶机理。结果表明，铬在玻璃碳电机上的电沉积按瞬时成核，三维生长的机理进行。其法向生长速度常数K”随过电势的增大而明显增大，KNo也随过电势的增大而显著增大。

摘要： 在以1，3-二羟甲基-5，5’-二甲基乙内酰脲(DMDMH)为配位剂的镀液体系中研究了金的电沉积工艺和电结晶行为。循环伏安曲线测试中，在-0.88V附近出现了金的阴极还原峰，在电势正向扫描时没有阳极氧化峰出现，说明金在该镀液中不发生阳极溶解。计时电流法研究表明，金在玻碳电极上的电结晶过程符合三维连续成核生长模式。SEM和AFM观察表明，在DMDMH体系中获得的镀金层比DMH体系获得的镀金层结晶更为细小，平整性更好。XRD测试表明，在两种镀液体系中获得的镀金层都沿着(111)晶面择优生长。DMDMH镀液体系稳定性能良好。

摘要： 本文运用循环伏安和计时安培法研究锡在碳纳米管(CNTS)上的电沉积初期行为,实验表明,锡的电沉积经历了晶核形成过程,其电结晶在较低过电位时经历连续成核过程,而在较高的过电位时锡电结晶经历瞬时成核过程.

摘要： 运用循环伏安和计时安培法研究聚二硫二丙烷磺酸钠对铜电沉积初期行为的影响,结果表明,铜的电沉积经历了晶核形成过程,其电结晶按瞬时成核和三维生长方式进行,聚二硫二丙烷磺酸钠对铜的电沉积具有阻化作用,但不改变铜的电结晶机理.

摘要： 运用循环伏安和计时安培法研究酸性镀铜溶液中硫酸和2-巯基苯骈咪唑对铜电沉积初期行为的影响,结果表明铜的电沉积过程经历了晶核形成过程,其电结晶按瞬间成核和三维生长方式进行,硫酸对铜的电沉积具有加速作用,而2-巯基苯骈咪唑对铜的电沉积具有阻化作用,但它们不改变铜的电结晶机理.

摘要： 用恒电位方法、循环伏安法、电子显微镜和×—射线衍射方法研究了氯化钾镀锌添加剂的作用机理。实验结果表明：在添加剂各组份中，就对锌的成核过程与电子传递过程影响而言。OP类表面活性剂起主导作用，而对镀层的外观和织构的影响则是各组份协同作用。

摘要： 本发明提供了一种金属电渣重熔用结晶器和电渣重熔装置以及电渣重熔方法，属于金属冶炼技术领域。它解决了目前不能生产大规格电渣锭的问题。本金属电渣重熔用结晶器包括至上而下依次叠加的上结晶室、中结晶室和下结晶室，三种结晶室分别具有上下贯穿各自对应结晶室的上熔炼腔、中熔炼腔和下熔炼腔，中熔炼腔呈倒锥形，大端与上熔炼腔对接，小端与下熔炼腔对接。本发明是已凝固的电渣锭从结晶器中抽出，不影响整个电渣过程的稳定，对高温电渣锭直接进行水冷，提高冷却速度。特殊的结晶器结构，可以保证电渣锭进行水冷时，产生的大降温不会影响高温熔池熔渣的温度场，使电渣重熔能顺利进行。

摘要： 本发明涉及电熔镁砂生产技术领域，具体是一种一步法生产大结晶电熔镁砂联产电熔镁砂、轻烧氧化镁的制备方法。选取氧化镁含量45wt％以上，磨碎至粒度30mm～80mm的菱镁矿石为原料；电弧炉熔炼：将上述菱镁矿石原料加入密闭式双体电熔镁熔炼炉中，在3000～3500°C持续通电熔炼7～10小时；在熔炼结束后，启动密闭式双体电熔镁熔炼炉的热风循环温控系统，进行保温冷却结晶，分级破碎、筛分，获得大结晶电熔镁砂、电熔镁砂、轻烧氧化镁。本发明大幅节约了能耗和运营成本，其得到大结晶电熔镁砂氧化镁含量98.5wt％以上，晶格尺寸5000μm以上；电熔镁砂98％以上，晶格尺寸500微米以上；轻烧氧化镁灼烧减量20％以下，不同产品规格可广泛应用于航天、电子、钢铁、冶金等不同领域。

摘要： 本发明的目的在于提供一种新型的MW级风电扭转轴电渣熔铸用结晶器，为电渣熔铸方法生产该类铸件提供核心设备。利用该结晶器生产的风电扭转轴毛坯表面成型质量与内部质量均优良，完全满足或超过技术要求，该结晶器具有制作方便，省工、省料优点，同时实现了熔铸操作方便，组装定位准确，熔铸金属利用率高等优点。另外，该结晶器在使用中采用了退让装置，温度监测装置，定位装置，实用后各项指标均经受住生产考验，未出现漏渣、漏水，焊缝开裂变形等常见结晶器损伤。

摘要： 本发明提供了一种金属电渣重熔用结晶器和电渣重熔装置以及电渣重熔方法，属于金属冶炼技术领域。它解决了目前不能生产大规格电渣锭的问题。本金属电渣重熔用结晶器包括至上而下依次叠加的上结晶室、中结晶室和下结晶室，三种结晶室分别具有上下贯穿各自对应结晶室的上熔炼腔、中熔炼腔和下熔炼腔，中熔炼腔呈倒锥形，大端与上熔炼腔对接，小端与下熔炼腔对接。本发明是已凝固的电渣锭从结晶器中抽出，不影响整个电渣过程的稳定，对高温电渣锭直接进行水冷，提高冷却速度。特殊的结晶器结构，可以保证电渣锭进行水冷时，产生的大降温不会影响高温熔池熔渣的温度场，使电渣重熔能顺利进行。

摘要： 本发明涉及一种设定电渣重熔空心钢锭内结晶器的锥角的方法及内结晶器，包括：建立第一1/4对称的渣池‑空心锭体系三维实体模型；针对第一1/4对称的渣池‑空心锭体系三维实体模型进行网格划分得第一网格模型；设渣池的物理属性，设定空心锭的物理属性，得第二网格模型；空心锭的计算域赋予第一属性，渣池的计算域赋予第二属性，得第三网格模型；基于电磁场边界条件、流场边界条件和传热边界条件，建立三维瞬态多物理场耦合分析模型；获取空心锭动态凝固传热及基于密度基变形行为的模拟结果；根据模拟结果，确定渣/金界面距内结晶器的圆柱部分底部距离Hcyl、气隙宽度、空心锭内壁与内结晶器实际接触高度Hcon，确定最终内结晶器圆锥部分锥角范围。

摘要： 本发明公开了一种单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置及使用方法，可以达到同时细化电渣锭内部组织晶粒、改善电渣锭表面质量的目的。为此，本发明开发了单进多出式水冷结晶器，其由一个下进水口、一个结晶器最顶部的出水口、多个沿结晶器高度方向上竖直排列的出水口组成。电渣重熔时，各个出水口的开闭根据结晶器内的电渣锭高度进行动态调节；电渣重熔过程中，水冷结晶器最顶部的出水口始终呈开启模式，其余出水口根据电渣锭高度依次开启和关闭。现有单进单出水冷结晶器，无论如何改变结晶器的水冷制度，始终存在电渣锭内部质量差或表面质量差二者不能同时改善的问题。本发明开发的单进多出式水冷结晶器，同时获得了最优的电渣锭表面和内部质量。

摘要： 本发明涉及电熔镁砂生产技术领域，具体是一种一步法生产大结晶电熔镁砂联产电熔镁砂、轻烧氧化镁的制备方法。选取氧化镁含量45wt％以上，磨碎至粒度30mm～80mm的菱镁矿石为原料；电弧炉熔炼：将上述菱镁矿石原料加入密闭式双体电熔镁熔炼炉中，在3000～3500°C持续通电熔炼7～10小时；在熔炼结束后，启动密闭式双体电熔镁熔炼炉的热风循环温控系统，进行保温冷却结晶，分级破碎、筛分，获得大结晶电熔镁砂、电熔镁砂、轻烧氧化镁。本发明大幅节约了能耗和运营成本，其得到大结晶电熔镁砂氧化镁含量98.5wt％以上，晶格尺寸5000μm以上；电熔镁砂98％以上，晶格尺寸500微米以上；轻烧氧化镁灼烧减量20％以下，不同产品规格可广泛应用于航天、电子、钢铁、冶金等不同领域。

摘要： 本实用新型公开了一种电渣重熔电极水冷装置及电渣重熔结晶器，属于电渣重熔技术领域。本实用新型的一种电渣重熔电极水冷装置，该电极水冷装置安装于结晶器本体的上方并套装于自耗电极外部，其包括水冷套，水冷套内部为冷却水通道，且水冷套的外壁自下而上依次设有下部进水口、中部出水口、中部进水口和上部出水口。本实用新型通过对电极水冷装置的结构进行优化，从而可以提高对自耗电极的冷却效果，减少自耗电极在高温下发生的氧化，有利于提高电渣锭的质量。

摘要： 本实用新型提供了一种金属电渣重熔用结晶器和电渣重熔装置以及电渣重熔方法，属于金属冶炼技术领域。它解决了目前不能生产大规格电渣锭的问题。本金属电渣重熔用结晶器包括至上而下依次叠加的上结晶室、中结晶室和下结晶室，三种结晶室分别具有上下贯穿各自对应结晶室的上熔炼腔、中熔炼腔和下熔炼腔，中熔炼腔呈倒锥形，大端与上熔炼腔对接，小端与下熔炼腔对接。本实用新型是已凝固的电渣锭从结晶器中抽出，不影响整个电渣过程的稳定，对高温电渣锭直接进行水冷，提高冷却速度。特殊的结晶器结构，可以保证电渣锭进行水冷时，产生的大降温不会影响高温熔池熔渣的温度场，使电渣重熔能顺利进行。

摘要： 本发明公开了一种研究铜箔初期电结晶的方法，所述方法采用铜电沉积工艺，通过控制铜电沉积初期的电结晶过程，获得铜电沉积初期形成的铜箔沉积层，通过观察和分析该铜箔沉积层的微观结构，获得相关生长参数对连续工业生产中铜箔电沉积过程的影响及连续工业生产中制得的电沉积铜箔性能的影响，从而指导铜箔的连续工业生产。本发明可以控制铜箔初期电结晶工艺时间精确到1ms，还可通过控制添加剂分析其对电结晶的影响。且本发明的方法所用电解液成分、电流密度等参数与工业铜箔生产接近，使得获得的试验结果对于工业铜箔生产具有明确的相似性和重要的参考价值。本发明提供的方法及装置简单可靠，可适用于研究多种金属电沉积初期的晶粒生长情况。