發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 21:23

【摘要】：納米材料電泳沉積制備薄膜,因其表現(xiàn)出的優(yōu)異防護(hù)性能,近年來備受重視。作為該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵部分:電泳沉積的實(shí)施條件、沉積過程、成膜工藝等均會(huì)對(duì)薄膜的防護(hù)效果產(chǎn)生影響,因此,對(duì)電泳沉積技術(shù)進(jìn)行理論分析、仿真計(jì)算和試驗(yàn)探索研究,明確電泳沉積的機(jī)理與成膜特性。同時(shí)展開電沉積加固電泳沉積涂層技術(shù)研究,完善納米復(fù)合電泳沉積技術(shù),將進(jìn)一步推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的工程使用價(jià)值。理論分析圍繞粒子懸浮、電泳過程和沉積過程的相關(guān)理論展開研究。明確納米氧化鋁粒子的帶電機(jī)理和穩(wěn)定懸浮理論,而后對(duì)電泳過程中粒子的受力、速度以及流體流動(dòng)進(jìn)行理論分析,確定電場(chǎng)強(qiáng)度與粒子運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及懸浮粒子流動(dòng)特性,最后確定沉積過程的沉積機(jī)理以及建立合理的沉積數(shù)學(xué)模型。理論分析結(jié)果為仿真建模提供理論支撐。根據(jù)理論分析結(jié)果,在COMSOL多物理場(chǎng)仿真環(huán)境下,建立電泳沉積仿真分析模型,求解結(jié)果,分析電場(chǎng)、粒子-流體耦合場(chǎng)以及沉積場(chǎng)的特性。電場(chǎng)仿真結(jié)果表明絕緣納米顆粒沉積后,使得電場(chǎng)強(qiáng)度分布更利于均勻沉積。粒子-流體耦合場(chǎng)結(jié)果顯示電壓是影響粒子運(yùn)動(dòng)、流體流動(dòng)的重要參數(shù),電壓過大,粒子運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生明顯擾動(dòng)效應(yīng),不利于粒子均勻沉積。沉積場(chǎng)仿真結(jié)果表明,沉積電壓與時(shí)間為重要的控制參數(shù),適當(dāng)?shù)匮娱L時(shí)間、降低電壓會(huì)有助于提升成膜的均勻性與可控性。根據(jù)理論及仿真分析結(jié)果,進(jìn)行納米Al2O3的電泳沉積試驗(yàn)。搭建試驗(yàn)平臺(tái),配置納米Al2O3電泳沉積溶液及相關(guān)成膜工藝,進(jìn)行試驗(yàn)研究,對(duì)沉積量和表層形貌進(jìn)行表征。試驗(yàn)結(jié)果表明,沉積層的宏觀分布相對(duì)均勻,電極邊緣處有明顯增厚現(xiàn)象,與仿真結(jié)果具有較高的一致性。選定電導(dǎo)率、陳化時(shí)間、沉積電壓以及沉積時(shí)間為主要控制參數(shù),通過沉積量和表層形貌表征結(jié)果分析參數(shù)對(duì)電泳沉積的影響。通過沉積電壓和沉積時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證仿真分析模型的有效性以及仿真分析電泳沉積的可行性。利用電沉積加固電泳沉積涂層,完善納米復(fù)合電泳沉積技術(shù)。對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行成分和表面形貌的檢測(cè),確定金屬鎳的沉積以及其對(duì)薄膜所產(chǎn)生的積極影響。進(jìn)行復(fù)合薄膜與純鎳鍍層的顯微硬度檢測(cè),證明復(fù)合薄膜更具有良好的防護(hù)特性。對(duì)比檢測(cè)不同電泳沉積控制參數(shù)下的薄膜,并結(jié)合電泳沉積試驗(yàn)結(jié)果,分析并確定參數(shù)對(duì)復(fù)合薄膜的影響。理論及試驗(yàn)研究結(jié)果確定了納米復(fù)合電泳沉積薄膜比常規(guī)電泳沉積、電沉積制備的薄膜更具有良好的防護(hù)性能。本文所研究的成果為納米復(fù)合電泳沉積技術(shù)的推廣及應(yīng)用奠定了理論仿真及試驗(yàn)研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

、進(jìn)行機(jī)械攪拌等方法，粒子得到充分的分散理，形成更加穩(wěn)定的懸浮溶液。經(jīng)過陳化的懸濃度得到了稀釋，由此可近似為膠體溶液。為膠體溶液為背景而展開。針對(duì) Al2O3懸浮溶液定懸浮取決于粒子間排斥與吸引的共同作用結(jié)而排斥作用則主要由靜電排斥力所決定。為達(dá)排斥勢(shì)能以平衡粒子間吸引勢(shì)能。懸浮粒子穩(wěn)有效分析與解釋，而經(jīng)典 DLVO 理論的內(nèi)容，即膠體穩(wěn)定理論，，于十八世紀(jì)四十年代由分別提出[28,29]。理論分析指出，懸浮體系中粒相對(duì)大小所決定。當(dāng)粒子間排斥勢(shì)能高于吸引間的隨機(jī)碰撞而發(fā)生的“粘結(jié)”，此時(shí)的粒子勢(shì)能低于吸引勢(shì)能，粒子則有相互靠近的趨勢(shì)現(xiàn)了粒子間相互作用勢(shì)能與粒子間距的關(guān)系。

分散粒子、消除可逆性沉降的原因。綜間靜電排斥作用，繼而降低粒子間距達(dá)到生。動(dòng)力學(xué)分析而言，電泳是粒子沉積前的主要運(yùn)動(dòng)過對(duì)于粒子最終的沉積分布狀況有著重要的研究是一項(xiàng)重要內(nèi)容，且對(duì)電泳沉積技米 Al2O3粒子懸浮體系，粒子在電泳過程特性，還需對(duì)此時(shí)的粒子受力情況進(jìn)行式。受力分析，懸浮粒子電泳時(shí)所受的作用力包括重運(yùn)動(dòng)力和粒子間作用力等，若是在非勻 2.2 所示
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ153;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2650771