本文關鍵詞：微槽道內(nèi)真空沸騰電鑄實驗研究

  更多相關文章： 真空沸騰 微槽道 電鑄 氣泡 生長模型 極間電阻 形貌質(zhì)量 微硬度

【摘要】：前期大量關于電解液真空沸騰電沉積實驗研究表明：宏觀條件下,在真空沸騰氣泡的作用下,該工藝可以在不加添加劑時,高速高效的獲得表面質(zhì)量以及微觀織構(gòu)良好的鍍層。那么這一良好的工藝效果能否在微觀條件下實現(xiàn)呢?為此我們對微圓孔和微槽孔條件下的真空沸騰電沉積過程做了研究。結(jié)果表明,該工藝對微圓孔和微槽孔中氣泡動力學行為特性以及流型產(chǎn)生了顯著的影響。同時,在微電鑄中,孔和槽道是兩種最常遇到的電鑄環(huán)境,這時我們不禁要問,在微槽道環(huán)境下,真空沸騰電鑄工藝又會對氣泡動力學行為產(chǎn)生怎樣的影響呢?這種影響能否像宏觀條件下一樣獲得良好的工藝效果呢?為了解答這一問題,也為了工藝實驗的連續(xù)性、完整性,本文在國家自然科學基金(NO.5]175152)——“真空微細電鑄制造技術(shù)電極過程液相傳質(zhì)機理研究”和河南省高�？萍紕�(chuàng)新人才支持計劃(2012HASTIT012)——“真空沸騰條件下電鍍制造印制電路板銅微細結(jié)構(gòu)”的資助下,以微槽道內(nèi)真空沸騰電鑄實驗研究為主題,重點圍繞工藝條件對微槽道內(nèi)氣泡動力學行為的影響以及氣泡行為與電鑄工藝效果之間的關聯(lián)性等問題進行了研究。具體內(nèi)容如下：(1)基于搭建的微槽道真空沸騰電鑄實驗平臺對不同工藝條件下的氣泡動力學行為進行了可視化研究,結(jié)果表明：微槽道真空沸騰電鑄過程中真空沸騰氣泡基本上遵循“成核(優(yōu)先在槽邊角處)→微槽內(nèi)生長(在受限微槽道中變形,形成氣體環(huán))→氣液界面冒出槽口→槽口處氣泡不斷生長→微槽道內(nèi)氣體環(huán)萎縮→槽口氣泡躍離(躍離過程中氣泡開始萎縮)→繼續(xù)萎縮→破滅”的典型演化過程；然而在某些條件下,氣泡還會表現(xiàn)出一些非典型演化過程,如反復漲縮、聚合、邊界接觸卻不聚合、堵塞槽道、生長過程中分裂等；微槽道內(nèi)真空沸騰氣泡在有無電沉積發(fā)生時其演化過程基本相同,但其沸騰劇烈程度明顯不同；微槽道真空電鑄工藝條件的改變并不會改變沸騰氣泡的演化過程,只是會對氣泡的動力學特性,如生長速度、脫離直徑、脫離頻率等產(chǎn)生影響；與微孔條件下真空沸騰電沉積相比,除深寬比外,工藝條件變化對沸騰氣泡動力學行為的影響基本相似。(2)在微槽道環(huán)境中,真空沸騰氣泡無量綱生長曲線在無量綱生長時間t10.24時為線性關系,在t10.24時為指數(shù)關系,且氣泡無量綱生長二曲線模型中系kl、Kp和n的取值基本不受工藝條件變化的影響。本研究真空沸騰氣泡無量綱生長二曲線模型為：|R+=2.486t+ t+0.24 |R+=t+0.32 t+0.24與實驗數(shù)據(jù)對比顯示,該模型預測所得結(jié)果與實驗結(jié)果間的誤差不超過±15%。(3)研究分析了微槽道內(nèi)真空沸騰電鑄氣泡引起的極間電阻變化。結(jié)果表明：減小真空度、增大陰極溫度均會導致微槽道極間電阻阻值增大；增大電流密度,極間電阻卻減��；而增大槽深寬比,極間電阻則先增后減,但波動幅度明顯增強；相比與宏觀環(huán)境,微槽道環(huán)境下,沸騰氣泡引起的傳質(zhì)增強效應要弱一些。(4)真空沸騰電鑄件性能分析。分析了不同工藝條件下的鑄層表面質(zhì)量和微觀硬度。結(jié)果表明,真空沸騰電沉積工藝可以極大的減少鑄層的針孔缺陷；電鑄層針孔缺陷多集中在電鑄件上部；該工藝在高深寬比、甚至超高深寬比電鑄中有很好的潛力。
【關鍵詞】：真空沸騰 微槽道 電鑄 氣泡 生長模型 極間電阻 形貌質(zhì)量 微硬度
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ153.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-30
• 1.1 電鑄技術(shù)及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 電解液真空沸騰電鑄技術(shù)14-18
• 1.3 氣泡動力學特性及其研究現(xiàn)狀18-27
• 1.3.1 氣泡生長過程研究19-23
• 1.3.2 氣泡脫離過程研究23-27
• 1.4 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點27-30
• 1.4.1 研究內(nèi)容27-28
• 1.4.2 創(chuàng)新點28-30
• 2 微槽道真空電鑄沸騰氣泡特性研究30-72
• 2.1 實驗平臺及條件30-34
• 2.1.1 微槽道真空沸騰電鑄實驗平臺31-33
• 2.1.2 電鑄鎳溶液選擇33-34
• 2.1.3 實驗操作步驟34
• 2.2 氣泡生長過程研究34-43
• 2.2.1 氣泡生長機理35-36
• 2.2.2 氣泡典型演化過程36-38
• 2.2.3 氣泡非典型演化過程38-43
• 2.3 氣泡脫離過程研究43-57
• 2.3.1 氣泡脫離機理43-45
• 2.3.2 工藝條件對氣泡脫離直徑的影響45-53
• 2.3.3 工藝條件對氣泡脫離頻率的影響53-57
• 2.4 氣泡無量綱生長模型57-64
• 2.4.1 模型預測與實驗結(jié)果對比59-63
• 2.4.2 氣泡無量綱生長模型的可靠性分析63-64
• 2.5 真空沸騰沸騰氣泡對極間電阻的影響64-70
• 2.6 本章小結(jié)70-72
• 3 微槽道真空沸騰電鑄鎳微結(jié)構(gòu)件性能研究72-80
• 3.1 實驗方法72
• 3.2 形貌特征72-77
• 3.2.1 電流密度對形貌特征的影響72-74
• 3.2.2 深寬比對形貌特征的影響74-77
• 3.3 顯微硬度77-79
• 3.3.1 電流密度對顯微硬度的影響77-78
• 3.3.2 深寬比對顯微硬度的影響78-79
• 3.3.3 電鑄件自下而上顯微硬度變化79
• 3.4 本章小結(jié)79-80
• 4 結(jié)論與展望80-82
• 4.1 結(jié)論80-81
• 4.2 展望81-82
• 參考文獻82-90
• 作者簡歷90-92
• 學位論文數(shù)據(jù)集92

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本文編號：986274