电沉积铁镍合金箔热处理工艺对其组织结构及性能的影响

发布时间：2018-03-17 07:31

本文选题：电沉积　切入点：铁镍合金箔　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近些年,随着微电子技术的高速发展,对轻薄磁屏蔽材料的需要快速增加。50%Ni-Fe合金箔具有优良的磁性能,可用作变压器、传感器铁芯材料以及磁屏蔽材料,在超薄型电子元器件和蜂鸣器振膜方面也有很大的应用潜力。目前,电沉积法制备铁镍合金箔因具有工艺简单,产品宽幅大,可一次成型,厚度薄成本低等特点,受到越来越多的关注。但是其磁性能与热处理后的轧制铁镍合金相比仍具有一定差距,限制了其应用范围。为了拓展其应用范围,本文通过高温热处理的方法对电沉积铁镍合金箔的磁性能和力学性能进行改进,并研究了电沉积铁镍合金热处理后再结晶组织演变规律。针对高温热处理合金箔发生的粘结问题,研究了高温粘结机理,并探讨了电泳氧化镁涂层抑制粘结的方法,为工业化热处理提供参考。首先,对电沉积铁镍合金箔的组织和结构进行研究,在充分掌握其基本特性的基础上,采用高温管式炉进行不同热处理工艺条件的热处理实验,并利用SEM、XRD等分析仪器,以研究热处理对电沉积铁镍合箔组织结构的影响。由研究可知,热处理后电沉积铁镍合金箔的晶粒尺寸从纳米级长大到微米级,平均晶粒尺寸随着退火温度升高和保温时间延长逐渐增大。为深入了解电沉积铁镍合金箔的晶粒组织演变规律,采用原位在线观测的方法对晶粒长大过程进行研究,结果发现,热处理过程中合金箔组织经历了细晶、混晶和粗晶组织的演变过程。由于晶粒取向对磁性能影响较大,有必要通过EBSD技术分析微观晶粒取向,结果表明随着退火温度升高和保温时间延长合金箔{111}织构择优发展。然后,利用软磁直流磁性测量系统(NIM-2000S),研究了热处理对电沉积铁镍合金箔磁性能的影响。结果表明,高温热处理可以大幅度提高电沉积铁镍合金箔的磁导率,并降低矫顽力,但对饱和磁感应强度的影响不大。考虑到织构的优化可能进一步提高磁性能,因此对电沉积铁镍合金箔织构的控制进行了探索。研究发现,快速升温的方法可以获得发达的{110}织构,其磁性能进一步提升。鉴于通过热处理的方法很难获得{100}织构,因此研究在电沉积合金箔制备过程中对其织构进行控制。结果表明,以(100)取向的单晶铜为衬底,通过电沉积法可以获得具有{100}织构的电沉积铁镍合金箔。另外,为拓展电沉积铁镍合金箔的应用范围,研究了热处理对电沉积铁镍合金箔力学性能的影响。结果表明,热处理后电沉积铁镍合金箔塑性良好,便于后序的加工裁剪;由于热处理后的电沉积铁镍合金箔组织致密,消除了原始电沉积铁镍合金箔的组织缺陷,弹性模量提高了 30%,基本可以满足振膜材料对弹性模量性能的要求。最后,由于高温热处理过程中电沉积铁镍合金箔极易粘结,为了解决粘结问题本文研究了电沉积铁镍合金箔的高温粘结机理。结果表明,合金箔粘结部位共生晶粒的形成,使得合金箔间粘结紧密。在此基础上,研究了抑制高温粘结的方法,研究表明,电泳涂覆的方法能获得表面质量良好的氧化镁涂层,可以有效抑制粘结。
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【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG132.27;TG156

【参考文献】