稳恒磁场对Fe—si复合电镀层形貌及si含量的影响-论文.pdf

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1、第49卷第10期金属学玫Vo1．49No．102013年10月第1201—121O页ACTAMETALLURGICASINICAOct．2013PP．1201—1210稳恒磁场对Fe—si复合电镀层形貌及si含量的影响龙琼钟云波李甫刘春梅周俊峰范丽君李明杰(上海大学上海市现代冶金与材料制备重点实验室，上海200072)摘要将平均粒径为2m的Si粉分散于镀铁液中，对水平稳恒磁场下复合电沉积法制备FI}_Si复合镀层过程进行了研究，探讨了磁感应强度及位向、电流密度等对Fle—Si复合镀层形貌及Si含量的

2、影响规律．结果表明，采用竖直电极电镀时，在0—1T磁感应强度下，无论施加平行磁场还是垂直磁场，镀层Si含量均随着磁场强度的增加而增加，特别对平行磁场而言，镀层Si含量从无磁场的1．23％(质量分数，下同)增加到1T时的39．80％；采用水平电极电镀时，由于重力沉降效应，阴极镀层Si含量可高达37．94％，然而旅加垂直磁场后，复合镀层Si含量随磁感应强度增加而急剧下降，1T时仅为2．83％，并且阴极镀层表面出现与磁场方向垂直的条状铁基质突出物，同时微米Si颗粒沿着突出物延伸方向分布．在1T磁场下，无论

3、是水平电极还是竖直电极，施加垂直磁场电镀获得的镀层Si含量均随着电流密度的增大而减小，但竖直电极平行磁场电镀获得的镀层Si含量随着电流密度的增加而先增大后减小，在20mA／cm时镀层颗粒含量达到最大值．理论分析表明，施加不同位向的稳恒磁场后，电解液中形成的宏观磁流体动力学(MHD)效应和微区MHD效应，是影响复合镀层形貌和Si含量的关键原因．关键词F_e—si复合镀层，稳恒磁场，复合电沉积，磁流体动力学(MHD)流动中图法分类号TGll3．1文献标识码A文章编号0412—1961(2013)10-1

4、201-10EFFECT0FSTATICMAGNETICFIELD0NTHEM0RPHoL0GYANDSiCoNTENToFFe_SiC0MPoSITEC0ATINGLONGQiongZHoNGunbo．LIFLIUChunmeiZHoUJunfengFANLijunLIMingjieShanghaikeyLaboratoryofModernMetallurgyandMaterialProceeding，ShanghaiUniversity,Shanghai200072Correspondent：z

5、HoNGYnboprofessor,Tet：fo21)56336o48，E—mail：yunboz@staf．shu．edu．cnSupportedbyⅣntiona2Natura2ScienceFoundationofChinaNo．5103401D)Manuscriptreceived2013-03—28，inrevisedform2013—08—12ABSTRACTTheSiparticleswithaveragesizeof2“mweredispersedinplatingsolution，

6、andtheelectrodeDositionprocessofFI}-Sicompositecoatingunderastaticmagneticfieldwasstudied．Theinfluencesoforientation，fluxdensityofmagneticfieldfMFD)andcurrentdensityonthemorphol—ogyandSicontentofFeSicompositecoatingswerediscussed．ItwasfoundthattheSicon

7、tentofcoatingsforvertica1electrodesincreasedsignificantlywithincreasingtheMFDinbothparallelandperpendicularmagneticfieldfregardtocurrent)withtheMFDrangingfrom0Tto1T．Inthecaseofaclinicelectrodes，theSicontentofcoatingcanreach37．94％(massfraction)withoutma

8、gneticfield．However，afterapplyingaperpendicularmagneticfield，theSicontentofcoatingsdecreasedsharplywithincreasingtheMFDfonly2．83％at1T)．Meanwhile，manystriatedironmatrixprotuberanceswithSiparticlesappearedperpendiculartothedirectionofmagn