单晶铜线材在潮湿环境中的表面氧化规律研究

采用氧化增重实验,通过改变温度、水蒸汽流量两个参数,对单晶铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:单晶铜线材在潮湿环境中的氧化由三个阶段构成;温度与水蒸汽流量两个因素对单晶铜线材的表面氧化均有显著影响,温度越高、水蒸汽流量越大,氧化速率越快;单晶铜线材在潮湿环境下的氧化产物是Cu2O,其氧化速度由Cu2O的生长速度控制,氧化膜对线材的后期氧化起阻碍作用.     

小直径长单晶铜线材的制备

在对单晶连铸技术长期研究的基础上，分析了制备小直径长单晶铜线材的几个关键技术问题，对传统的单晶连铸设备进行了改进。采用区域熔炼与热型连铸相结合的方法，为生产无限长、小直径单晶铜线材提供了可靠、稳定的设备与工艺．利用自制的铜线材单晶化设备，对生产长单晶铜线材的工艺进行了研究。结果表明：形成向液态金属中凸出的液固界面是制备单晶线材的基础，液固界面所处的位置是保证单晶线材质量稳定的关键。在加热铸型内部距型口5mm左右的位置保持液固界面呈向液态金属中凸出的形状．可以保证获得质量稳定的单晶铜线材。     

稀土Y对铜线材抗氧化行为的影响机理研究

目的 针对纯铜线材的抗氧化性能不足问题,通过稀土微合金化制备了含微量Y元素的铜线材,研究稀土Y含量对铜线材抗氧化性能的影响。方法 采用扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱仪和X射线衍射仪等表征手段,分析了氧化膜脱落后基体表面形貌以及稀土Y元素在氧化过程中的存在形式与氧化膜的生长过程,揭示了添加稀土元素Y提高纯铜抗氧化性能的作用机理。结果 稀土Y的引入提高了纯铜线材的抗氧化性能,在600 ℃、10 h条件下,Cu-0.03Y线材相对于Cu线材氧化增重率由0.55%降低至0.2%,降幅达63%。稀土元素Y的添加使铜线材的(100)晶面占比减少,(111)晶面占比增多,基体表面易被活化的(100)原子面占比降低,铜线材的抗氧化性能提高。在Cu-0.1Y线材中稀土元素浓度较高时发生偏聚,稀土元素与氧的亲和力大于铜与氧的亲和力,偏聚处形成不连续的稀土氧化物,使氧离子与铜离子的接触反应面积增大,相比Cu-0.03Y线材抗氧化性能降低。结论 氧化过程中稀土离子的扩散速率慢、半径大,对铜离子的向外扩散起到阻碍作用,降低了铜离子的扩散速度,提高了铜线材的抗氧化性能。     

芯片封装中铜线焊接性能分析

通过对纯铜的机械、电、热和化学性能进行分析和比较，表明铜线在芯片引线键合工艺中具有良好的机械、电、热性能。它替代金线和铝线，可缩小焊接间距、提高芯片频率和可靠性。但是铜由于表面氧化使其可焊性较差，可采用焊接工艺来改善其可焊性，并给出了具体方案。     

涂覆速度和热处理对直接镀Pd键合Cu线性能的影响

利用扫描电镜、强度测试仪研究了键合铜线无卤直接镀钯工艺及镀钯键合铜线性能,分析了涂覆速度、热处理及张力对直接镀钯铜线拉断力、伸长率和表面质量的影响。结果表明：无卤直接镀钯工艺可获得镀层均匀的镀钯键合铜线;涂覆速度为80～90 m/min时,镀钯铜线具有适当的厚度和良好的表面质量;随热处理温度提高,直接镀钯铜线拉断力降低,伸长率增加;当热处理温度为450 ℃时,表面钯原子扩散速率加快,线材强度增加,其表面颜色由金属钯色变为灰铜色;当热处理温度为470 ℃时,镀钯铜线晶粒粗大,力学性能降低;热处理过程中张力小于0.020 N导致线材表面机械损伤,张力大于0.035 N时造成线材表面波浪纹缺陷。当热处理温度为430 ℃,张力为0.025～0.030 N时,0.020 mm镀钯铜线具有优异的性能。     

热型连铸单晶金属的制备与拉伸特性研究

采用自制的热型连铸设备,制备出了直径为12mm的单晶铜、单晶铝、单晶锌棒材;对三种棒材的拉伸特性进行了测试、分析,并与多晶铜、多晶铝线材进行了对比.试验结果表明,热型连铸的单晶金属比多晶金属的拉伸性能大大提高.单晶铝比多晶铝伸长率提高了156.12％,断面收缩率提高了578.36％.单晶铜比多晶铜伸长率提高了131.75％,断面收缩率提高了353.34％.单晶锌的抗拉强度只有7 MPa,伸长率为13.29％.从应力-应变曲线可以得出:单晶铝、单晶铜的加工硬化倾向较小,单晶锌则具有明显的加工硬化倾向.     

基于丙烯酸酯树脂的无铜自抛光防污涂料研制

目的 合成侧链上含杀菌官能团的丙烯酸酯树脂,研究开发一种基于该树脂的无铜线性自抛光防污涂料.方法 首先采用自由基聚合、梯度降温法,制备具有线性溶蚀性能的丙烯酸酯树脂,然后以卤虫为受试生物,筛选广谱、高效、符合国际环保法规要求、成本低的无铜防污剂体系,最后通过防污涂层抛光性能测试、浅海浸泡试验进行涂料配方研究,并对其基本...     

单晶铜线在强冷变形过程中的组织性能转变

研究了强冷变形条件下单晶铜的组织性能变化,并探讨了强冷加工对单晶铜组织性能的影响规律及其机制.结果表明,由于单晶铜特殊的组织结构,其在强冷变形加工过程中,一些亚晶、微结构等在变形后期不断产生,呈现出类似多晶体的组织形貌;单晶铜线的电导率随变形量增加而不断降低,降低速率呈S型变化,先慢后快再慢;形变初期OCC单晶铜杆的加工硬化率高,进入强冷加工阶段时,加工硬化速率降低,伸长率呈小幅下降趋势,强度增幅下降,趋于持平;在伸长率低于3％的情况下单晶铜线仍能实现大变形量的变形.     

小直径单晶铜线材的晶粒演化过程研究

采用自制的水平式单晶连铸设备，在相同的工艺条件下制备出不同直径的引晶头。用来研究不同直径线材的晶粒演化过程。结果表明：单晶铜线材的晶粒演化过程包括等轴晶、柱状晶和单晶三个阶段；随着线材直径的增大。单晶演化所需时间增长；采用单晶连铸技术制备的单晶铜线材的择优生长晶面为（100），生长方向为与之相垂直的（100）晶向。     

纯铜的组织和纯度对其表面氧化影响

利用氧化增重实验对纯铜的表面氧化性进行研究,分析纯铜的组织和纯度对其氧化性能的影响。结果表明:单晶组织铜氧化速率与晶粒取向有关,单晶铜(100)晶面的氧化速率大于(111)晶面的氧化速率;多晶铜的氧化速率处于单晶铜(100)晶面与(111)晶面氧化速率之间。纯铜的氧化速率与杂质原子类型和温度有关,纯度越高纯铜氧化速率越小。     

激光同步辐照对电化学沉积铜组织结构及结合力的影响

目的 解决单一电化学沉积制备铜镀层沉积速度慢、沉积颗粒易团聚、晶粒生长不均匀及其与基体结合力差等问题。方法 采用沉积前激光处理、沉积过程激光同步辐照的方法,在316L不锈钢上制备铜涂层,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、自动划痕仪分析了铜镀层表面形貌、截面厚度、涂层物相和结合力,探究了激光的增强作用和复合沉积技术下镀层的生长机制。结果 激光同步辐照促进了晶粒的高择优取向及沉积电位的正移。单一晶面的高择优取向利于提高镀层晶粒生长的均匀性,使镀层表面的凸起、孔洞明显减少,变得平整致密。同时,激光同步辐照使镀层表面粗糙度维持在一个较低的范围,使沉积质量不会随沉积时间的增加而降低,有利于电化学沉积的继续进行,实现镀层增厚。相同沉积时间(60 min)下,传统电化学沉积所得镀层的沉积厚度为62.62μm,表面粗糙度为4.741μm;而激光同步复合电化学沉积所得镀层的沉积厚度为138.39μm,表面粗糙度为0.995μm;且镀层表现出与基体更佳的结合力,与基体间的极限载荷可达98.2 N。结论 激光同步辐照提高了铜镀层的沉积效率、质量及其与基体间的结合力。     

Relationships between the surface quality of a single crystal copper ingot and the process parameters of a heated mould continuous casting method

The relationships between the surface quality of a single crystal copper ingot and the process parameters of heated mould continuous casting method were studied experimentally using our own design of horizontal heated mould continuous casting apparatus, and the mechanism by which process parameters affect the surface quality of a single crystal copper ingot is analyzed in the present paper. The results show that the process parameters affect the surface quality of a pure copper ingot by affecting the position of the liquid-solid interface in the mould. The position of the liquid-solid interface in the mould must be controlled carefully within an appropriate range, which is determined through a series of experiments,in order to gain a single crystal copper ingot with good surface quality.     

Study on microstructure of Fe-Cr-C-Ni-B-Si coating formed by plasma jet surface metallurgy

The technical connotation of surface metallurgical technology by DC-Plasma-Jet is a kind of rapid, non- equilibrium metallurgical process which is similar to powder metallurgy. Accordingly the specialized equipment is developed all by ourselves, which is not subjected to limitation of solubility, melting point, density of constituents, therefore pre-alloy powders are not needed. The plasma surface metallurgical coating using Fe-Cr-C-Ni-B-Si mixed alloy powders has good wettability with substrate material. The metallurgical coating has apparent characteristics of rapid and layered crystallization from planar crystal-cell to dendritic transition zone at the interface, from dendritic crystal to equiaxed crystal in the midst, from equiaxed crystal to spike crystal on the surface. Its metastable microstructure is complex phase of supersaturated γ- （ Fe, Ni ） dendritic crystal solutioning great amount of alloy element and interdendritic eutectic structure （ Cr, Fe） γ （ C, B） 3 and T-（Fe,Ni）.     

铜基底/石墨烯涂层束缚减摩机制

目的 探究石墨烯涂层对单晶铜基底摩擦特性的影响,揭示石墨烯涂层的微观减摩和基底强化机制。方法 基于AIREBO、EAM、Lennard–Jones混合势函数和Verlet算法,采用分子动力学法对铜基底/石墨烯涂层(Cu/Gr)和铜基底(Cu)的摩擦行为展开研究,结合基底位错、承载直径、划切圆角、划切刃角的变化规律,分析石墨烯涂层对法向力和摩擦力的影响。结果 在纳米压痕中,石墨烯涂层使基底压入边缘处产生了划切圆角,当压入深度为3.0 nm时,基底承载直径由4.6 nm增至8.2 nm,法向承载力由62.63 nN提高至514.32 nN;在摩擦过程中,石墨烯涂层抑制了基底表面的犁沟效应,使位错密度由0.06 nm^–2提升至0.15 nm^–2;当压入深度相同时,石墨烯涂层使基底具有更小、更稳定的摩擦因数,最终使摩擦因数降低了61.43%～77.81%;当下压力为150 nN时,石墨烯涂层使划切刃角由90°降至32°,摩擦力由75.72 nN降至21.51 nN。当Cu/Gr基底上的划切刃角由32°降至17°时,摩擦力由21.51 nN降至9.08...     

土壤耕作部件耐磨减阻处理的研究现状

综述了提高土壤耕作部件耐磨性的多种方法。利用表面处理工程技术,例如堆焊技术、涂覆耐磨材料、热喷涂技术,可以在普通基材制成的零部件表面形成一层耐磨层,磨损时能有效保护零部件,从而使零部件具有良好耐磨性。由于表面涂层的可重复性,利用表面处理工程技术还可以修复磨损不严重的触土部件,提高产品利用率,减少钢铁资源损失。激光表面强化处理与高能离子注渗两种方法可以改变农机触土部件的晶体结构,从而提高产品耐磨性。自然界中的生物经过多年进化,能很好地适应自然环境,以生物体的轮廓结构为模型,依据仿生学理论研制的仿生部件可以有效降低土壤粘附率,达到减粘降阻的效果,进而减小零部件的磨损量,间接提高产品的耐磨性能。通过对海豹、鲨鱼等生物表面的研究发现,非光滑表面比光滑表面具有更好的减粘降阻效果,将零部件表面处理成非光滑表面能大大提高零件的耐磨性能。     

镁合金化学镀Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层及腐蚀防护机理研究

目的为提高镁合金化学镀Ni-P合金镀层的腐蚀防护性能。方法在AZ31B镁合金表面,先化学镀Ni-Cu-P,再化学镀Ni-P,制备Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层。研究复合镀层的表面形貌、成分、厚度和腐蚀电流密度随镀液硫酸铜浓度的变化规律,表征1.0 g/L硫酸铜质量浓度下,复合镀层的截面形貌、成分和晶态结构。结合动电位极化曲线和盐雾试验,分析复合镀层的耐蚀性能和腐蚀防护机理。结果复合镀层中的铜含量随硫酸铜浓度的增加而升高,铜对复合镀层的结构和性能影响很大。通过抑制镀层表面胞状物的生长和增加形核点数量,铜的共沉积能够大幅提高复合镀层的致密性。随硫酸铜浓度的增加,样品表面的催化活性下降,镀液稳定性升高,由此导致复合镀层的厚度随硫酸铜浓度的增加而明显下降。硫酸铜质量浓度为1.0 g/L时,复合镀层均匀致密,并具有可钝化性,按照ISO 9227,其耐盐雾腐蚀时间超过180 h。结论化学镀Ni-Cu-P/Ni-P复合镀层能够赋予镁合金表面优异的耐蚀性能,复合镀层所具有的可钝化性和均匀致密的镀层结构,是镀层腐蚀防护性能提升的主要原因。     

Octanethiol coating of nano-sized copper powders using the vapor self-assembled monolayer method

Recent research has focused on preventing copper oxidation for direct wiring applications. In this study, a novel coating method was developed for nano-sized copper powders using vapor self-assembled monolayer (VSAM). The surfaces of oxidized and non-oxidized copper powders were studied to determine whether they can be coated with a vapor form of octanethiol. It was found that non-oxidized copper powders were successfully coated with the vapor form of octanethiol according to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. However, due to the partial coating of self-assembled monolayer (SAM) on a copper surface, a very small amount of copper oxide was detected when the coating mechanism was verified using Atomic Force Microscopy (AFM). Overall, the vapor form of octanethiol successfully adhered to the surface of nanosized copper powders, constituting the novel method of preventing oxidation. A complete coating method for the nano-sized copper powders must be developed in future research.     

纯铜表面热化学反应陶瓷涂层耐磨性研究

在工业纯铜表面分别用料浆法和热化学反应法制备陶瓷涂层,陶瓷涂层骨料为Al_2O_3、TiO_2和ZnO,粘接剂为钠水玻璃.研究了该涂层与基体的结合强度、涂层的抗热震性能、耐磨性,用SEM观察了涂层表面和截面的形貌.用X射线衍射法分析了涂层的相组成.结果表明,热化学反应法制备的陶瓷涂层热同化后,涂层内有NiAl_2O_4、Al_2SiO_5,新相.且这新相增加了涂层与基体的结合强度.热化学反应法制备的陶瓷涂层磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别是基体的11.26倍和7.97倍.     

天然黄铜矿矿物晶体的表面弛豫信息与理论分析(英文)

通过XRD测定黄铜矿晶体的晶胞参数,表明黄铜矿结晶完整,内部原子排列规则。通过分子力学定性分析,指出黄铜矿表面弛豫出现表面富硫现象。采用AFM获得黄铜矿表面的三维微观结构拓扑图和表面电子云分布二维拓扑图。AFM分析测试结果表明,黄铜矿表面原子的纵向和横向排列与晶体内部相比发生了很大变化。纵向上,铜、铁和硫原子相对于原来的位置发生位移,即发生了表面弛豫,弛豫的结果使得硫原子位于表面的最外区域。横向上,AFM图谱显示原子间距不规则,表面发生重构,重构的结果使得部分两个或更多个原子靠近,形成原子聚集体。采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势法,电子交换关联能结合广义梯度近似形式,对晶胞进行优化。结果表明,(001)面表面原子排布变得不规则,表面硫原子沿Z轴轴向外移,铜硫键和铁硫键键长增加,晶胞体积膨胀,表面发生弛豫,晶体结构发生重构。这种表面弛豫和重构导致的富硫表面和不规则的原子聚集对浮选具有重要影响。