本文關(guān)鍵詞：電鍍銅工藝中銅陽極的電化學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： 電鍍 純銅陽極 普通磷銅陽極 微晶磷銅陽極 電化學(xué)溶解 鈍化

【摘要】：各種電鍍銅工藝中廣泛采用金屬銅作為陽極材料。研究銅陽極材料在鍍銅體系中的電化學(xué)行為對(duì)于電鍍銅工藝中銅陽極材料的選用及防止陽極鈍化具有重大意義。本文首先分析了純銅、普通磷銅、微晶磷銅三種銅陽極材料的元素組成及晶型結(jié)構(gòu);然后利用線性電勢掃描伏安法、恒電勢氧化法、恒電流氧化法等研究了純銅、普通磷銅及微晶磷銅三種銅陽極在酸性硫酸鹽鍍銅體系、焦磷酸鹽鍍銅體系及HEDP無氰堿性鍍銅體系中的電化學(xué)行為,最后通過SEM和EDS對(duì)腐蝕后的銅陽極的表面形貌和元素組成進(jìn)行了研究。純銅陽極材料中P的含量低于0.0010%,普通磷銅陽極材料中P的含量為0.0484%,微晶磷銅陽極材料中P的含量為0.0422%,P元素在純銅陽極和微晶磷銅陽極中的分布比較均勻,在普通磷銅陽極中的分布不及在純銅和微晶磷銅中的均勻。純銅陽極、普通磷銅陽極、微晶磷銅陽極分別在(220),(200),(111)晶面處有明顯的擇優(yōu)取向。在酸性硫酸鍍銅體系中,純銅陽極、普通磷銅陽極、微晶磷銅陽極的臨界鈍化電勢依次為0.400V、0.442V、0.455V,臨界鈍化電流密度依次為22.406 A/dm2、24.406 A/dm2、26.701 A/dm2,維鈍電流密度依次為4.341 A/dm2、5.047 A/dm2、5.665 A/dm2。表觀活化能微晶磷銅陽極的最小,恒電勢氧化時(shí)微晶磷銅鈍化最難,恒電流氧化時(shí)微晶磷銅放電窗口最寬,說明酸性硫酸鹽體系中微晶磷銅最適合做陽極材料。腐蝕后的銅陽極表面形成了比較疏松多孔且較易脫落的產(chǎn)物層,產(chǎn)物層中主要含有O、Cl、S、Cu等元素。在焦磷酸鹽鍍銅體系中,純銅陽極和普通磷銅陽極都在極化電勢為0.2V及0.8V左右出現(xiàn)了鈍化現(xiàn)象,而微晶磷銅則只在0.8V左右出現(xiàn)了鈍化現(xiàn)象。銅陽極的電化學(xué)溶解過程表現(xiàn)為混合控制的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。恒電勢及恒電流氧化時(shí),一般純銅陽極鈍化最慢,微晶磷銅陽極鈍化最快。銅電極腐蝕后其表面會(huì)形成一層致密多孔的氧化膜或者形成針孔結(jié)構(gòu),腐蝕后的表面產(chǎn)物中主要含有C、O、Cu元素,還可能含有P和K元素。在HEDP無氰堿性鍍銅體系中,陽極極化曲線的結(jié)果表明,純銅陽極在發(fā)生析氧前沒有觀察到鈍化現(xiàn)象,普通磷銅陽極及微晶磷銅陽極在極化電勢為0.4V左右出現(xiàn)了輕微的鈍化現(xiàn)象。相同氧化電勢下,反應(yīng)電流最大的是純銅陽極。腐蝕后的純銅陽極表面形成珠狀的顆粒物,而普通磷銅和微晶磷銅表面則是觀察到分散的晶體狀的大顆粒物質(zhì);腐蝕后的純銅陽極表面主要含有C、Cu兩種元素,普通磷銅陽極表面主要含有C、O、Cu三種元素,微晶磷銅陽極表面主要含有C、O、P、S、K、Cu幾種元素。
【關(guān)鍵詞】：電鍍 純銅陽極 普通磷銅陽極 微晶磷銅陽極 電化學(xué)溶解 鈍化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ153.14
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 前言13
• 1.2 銅的物理化學(xué)性質(zhì)13-15
• 1.3 鍍銅工藝的類型15-22
• 1.3.1 氰化物鍍銅15-16
• 1.3.2 酸性硫酸鹽鍍銅16-18
• 1.3.3 焦磷酸鹽鍍銅18-19
• 1.3.4 HEDP無氰堿性鍍銅19-21
• 1.3.5 其他鍍銅工藝21-22
• 1.4 銅陽極電化學(xué)行為研究現(xiàn)狀22-25
• 1.4.1 酸性介質(zhì)中銅陽極電化學(xué)行為的研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4.1.1 磷銅陽極材料的發(fā)展及應(yīng)用22-23
• 1.4.1.2 酸性條件下銅陽極電化學(xué)行為的研究23-24
• 1.4.2 堿性及其他條件下銅陽極電化學(xué)行為的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 金屬陽極過程25-26
• 1.5.1 金屬的陽極溶解25
• 1.5.2 金屬的陽極鈍化25-26
• 1.6 本課題的研究內(nèi)容及意義26-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)及分析測試方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 銅陽極材料性能分析29-30
• 2.2.1 銅陽極材料元素組成及含量分析29
• 2.2.2 銅陽極材料中磷的分布29-30
• 2.2.3 銅陽極材料的晶型結(jié)構(gòu)30
• 2.2.4 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用工作電極的制備30
• 2.2.5 電化學(xué)測試中工作電極預(yù)處理30
• 2.3 電化學(xué)測試裝置及方法30-33
• 2.3.1 電化學(xué)測試裝置30-31
• 2.3.2 線性掃描伏安法31-32
• 2.3.3 循環(huán)伏安法32
• 2.3.4 恒電勢氧化32
• 2.3.5 動(dòng)電勢氧化32
• 2.3.6 恒電流氧化32-33
• 2.4 電極反應(yīng)的表觀活化能33
• 2.5 表面形貌分析33
• 2.6 能譜測試33-34
• 第三章 銅陽極材料的性能分析34-38
• 3.1 前言34
• 3.2 銅陽極材料的元素組成及其含量34-35
• 3.3 銅陽極材料中磷的分布35
• 3.4 銅陽極材料的晶型結(jié)構(gòu)35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 酸性硫酸鹽鍍銅體系中銅陽極的電化學(xué)行為38-54
• 4.1 前言38
• 4.2 酸性硫酸鹽體系鍍銅中銅陽極的陽極極化曲線38-40
• 4.3 酸性硫酸鹽體系鍍銅中銅陽極的循環(huán)伏安曲線40-41
• 4.4 酸性硫酸鹽體系鍍銅中銅陽極的表觀活化能41-44
• 4.5 銅陽極的恒電勢氧化測試44-46
• 4.6 銅陽極的變恒電勢氧化測試46
• 4.7 銅陽極的恒流氧化測試46-48
• 4.8 銅陽極氧化后的表面形貌及元素組成48-50
• 4.9 鍍液組成成分對(duì)銅陽極電化學(xué)溶解的影響50-52
• 4.9.1 CuSO_4濃度對(duì)純銅陽極溶解的影響51
• 4.9.2 硫酸濃度對(duì)純銅陽極溶解的影響51-52
• 4.10 本章小結(jié)52-54
• 第五章 焦磷酸鉀體系電鍍銅中銅陽極的電化學(xué)行為54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 焦磷酸鹽鍍銅體系中銅陽極的陽極極化曲線54-56
• 5.3 銅陽極電化學(xué)氧化的表觀活化能56-58
• 5.4 焦磷酸鹽體系中銅陽極的恒電勢氧化測試58-61
• 5.5 焦磷酸鹽體系中銅陽極的變恒電勢氧化61-62
• 5.6 焦磷酸鹽體系中銅陽極的恒流氧化測試62-64
• 5.7 銅陽極氧化后的表面形貌及元素組成64-66
• 5.8 鍍液組成成分對(duì)銅陽極電化學(xué)溶解的影響66-67
• 5.8.1 焦磷酸鉀濃度對(duì)銅陽極電化學(xué)溶解的影響66-67
• 5.8.2 焦磷酸鉀濃度對(duì)銅陽極電化學(xué)溶解的影響67
• 5.9 本章小結(jié)67-69
• 第六章 HEDP無氰堿性鍍銅體系中的電化學(xué)行為69-84
• 6.1 引言69
• 6.2 HEDP無氰堿性鍍銅體系中銅陽極陽極的極化曲線69-70
• 6.3 HEDP無氰堿性鍍銅體系中銅陽極的恒電勢氧化測試70-72
• 6.4 HEDP無氰鍍堿性鍍銅體系中銅陽極的變恒電勢氧化測試72-73
• 6.5 HEDP無氰堿性鍍銅體系中銅陽極的恒電流氧化測試73-75
• 6.6 銅陽極氧化后的表面形貌及元素組成75-77
• 6.7 HEDP無氰堿性鍍銅體系中溶液組成對(duì)銅陽極電化學(xué)溶解的影響77-79
• 6.7.1 HEDP濃度對(duì)銅陽極溶解的影響77-78
• 6.7.2 硫酸銅濃度對(duì)銅陽極溶解的影響78-79
• 6.7.3 碳酸鉀濃度對(duì)銅陽極溶解的影響79
• 6.8 HEDP無氰堿性鍍銅體系中電沉積銅的動(dòng)力學(xué)過程研究79-82
• 6.8.1 循環(huán)伏安測試79-80
• 6.8.2 電沉積銅過程的穩(wěn)態(tài)極化曲線80-81
• 6.8.3 不同掃描速率下的線性伏安曲線81-82
• 6.9 本章小結(jié)82-84
• 結(jié)論與展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果93-94
• 致謝94-95
• 附表95

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