电沉积工艺对铁及其合金薄膜组织的影响研究
发布时间：2021-04-02 16:42
人类文明不断向前推进,现代医学也随之不断地发展。到今天为止,生物医用金属材料已经发展到了第三代,每一代都使人类不断受益,对于材料本身的研究,也将持续推进。本文聚焦生物医用金属材料当中的铁及其合金,利用简单、方便、快捷的电沉积方法进行制备,并研究了电沉积工艺对纯铁薄膜和Fe-La-P合金薄膜的影响。利用XRD、SEM和EBSD对不同工艺产生的影响进行探究。最后,对铁合金薄膜进行了生理盐水的腐蚀试验,利用SEM观察其形貌特征。对于电沉积铁薄膜实验,主要采用的工艺变量为电极的排列方式和电沉积的时间。当电极采用平行排列方式时,随着时间的增加,纯铁晶粒开始逐渐长大,且取向逐渐变的明显,薄膜前期生长较快,后期生长速率逐渐变缓。当电极采用垂直排列方式时,由于阴阳极面积比的改变,导致阴极附近电场分布的变化,结果表现为薄膜晶粒形核速率大于生长速率,整体晶粒较小,随着电沉积时间的增加,取向一直较弱,但是时间变量相同内薄膜的生长速率是平行排列方式下的1.32倍。对于电沉积Fe-La-P合金薄膜实验,主要采用的工艺变量为电流密度,诱导剂,溶液的pH和电沉积时间。当电流密度不断增加时,阴极...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合金化的选择图示[17]
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-法。电沉积得到的血管支架薄膜既可以满足支架的支撑作用，又可在6~12个月后慢慢降解，被人体吸收，减轻病患的二次损害[25]。图1.2铁及其合金的加工方法[24]1.2金属电沉积简介与原理1.2.1金属电沉积简介在电化学范畴当中，将金属元素利用电化学沉积法制备是一个经典的分支。在有效电场的持续作用中，金属元素的电沉积反应产生于阴极和电沉积溶液的表面上，沉积的过程则是产生新物质的反应[26]。利用电化学法实现金属的沉积可以追溯到十九世纪，尤其是直流电源的发明之后，电化学沉积法就迅速成为一种重要的工艺。利用电沉积技术可以用来生产各式种类不相同的修饰性和功能性元件。不过在开始利用的初期，金属电沉积技术的开展是根据工匠的经验进行的[27]。电沉积金属元素的基本规律是关于晶核形成和晶体生长并继续长大的探究。1878年，科学家Gibbs在他有名的相平衡实验中，提出了了形核和生长的基础规律和含义[28]。1900年前后，Volmer等科学家利用统计学原理以及有关分子运动的模型完善了这一基础规律和含义[29]。根据这些较早的探索，形成晶核不但需要一个新的、呈现三维状的晶体形核，而且还必须存在于单一晶体表面的层状结构才能实现生长的目的。由Avrrami解释的结晶动力学是晶体生长原理的一个重大突破，他认为在形核和生长的过程中，有形核中心的重复碰撞和相互交迭[30]。在上世纪四十年代末期，科学家Frank提出一个新的理论，具体阐述为螺旋状生长会出现在单一晶
内蒙古科技大学硕士学位论文-16-表1.1纯Zn和Zn-Fe合金在5%NaCl溶液中的耐蚀性比较[96]编号镀层类别开始生锈时间/h50%镀层生锈时间/h90%以上层生锈时间/h1Zn9722012Zn-FeFe=26.44%463134403Zn-Fe添加ReFe=20.74%168408972江杰[25]研究了不同Zn含量的电沉积Fe-Zn合金在SBF模拟体液中的腐蚀行为，并利用动电位极化曲线来表示，如图1.4所示。其实验结果表明，合金的耐蚀性随着Zn含量的增加而呈现波动，但整体合金的耐蚀性优于纯物质的耐蚀性。图1.4纯Fe和Zn-Fe合金在SBF模拟体液中的耐蚀性比较[25]韩文福[92]将制备好的Zn-Fe-La合金浸置于5%的NaCl溶液当中，用来探究不同FeSO4、ZnCl2、LaCl3质量浓度下所得镀层的耐蚀性能。其实验结果表明，稀土盐的加入可以改善合金沉积层的表面形貌，使晶粒发生细化，从而提高合金的耐蚀性。王玲玲[97]的实验也得出过同样类似的结论，因为稀土元素特殊的电子层结构，影响了电沉积的过程。何进[24]利用SD大鼠进行皮下植入实验，植入材料为Fe-Zn合金和纯Fe。植入14天和28天后植入体周围组织切片形貌图如图1.5所示。被植入的实验鼠状态良好，未发生死亡现象。植入鼠体后的金属材料14天后存在一些炎症细胞（箭头所
【参考文献】：
期刊论文
[1]电沉积工艺对Fe-La-P合金薄膜成分及组织的影响[J]. 王振宇,丁国,定巍,李岩. 内蒙古科技大学学报. 2020(02)
[2]生物医用金属材料研究现状与应用进展[J]. 张文毓. 金属世界. 2020(01)
[3]医用钛及钛合金表面改性技术的研究进展[J]. 肖忆楠,乔岩欣,李月明,盛立远,赖琛,奚廷斐. 材料导报. 2019(S2)
[4]Fe-Mn合金在生物医学方面的应用及前景[J]. 刘玉玲,张修庆. 材料导报. 2019(S2)
[5]可降解生物医用镁合金材料的研究进展[J]. 雷宇. 有色冶金设计与研究. 2019(04)
[6]低温取向硅钢初次再结晶织构及晶界特征分析[J]. 刘兵兵,鲍思前,赵刚,黄祥斌,柯珊珊,胡晓. 钢铁研究学报. 2018(07)
[7]血管支架用可降解金属研究进展[J]. 郑玉峰,杨宏韬. 金属学报. 2017(10)
[8]新型生物可降解Fe-Mn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为[J]. 解雪,刘昊一,朱雪梅. 大连交通大学学报. 2017(04)
[9]温度对医用316L不锈钢在生理盐水中锈蚀的影响[J]. 袁琴琴. 广州化工. 2017(08)
[10]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
博士论文
[1]基于电沉积的可生物降解铁合金的研究[D]. 何进.西北工业大学 2017
[2]La（Fe,Si）13基磁制冷材料的腐蚀行为和磁性能研究[D]. 胡洁.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]铝合金表面离子液体电沉积Cu-Zn合金过渡层的研究[D]. 张建清.哈尔滨工业大学 2019
[2]AZ80镁合金氟化镁化学转化膜在侵蚀性离子溶液中腐蚀行为研究[D]. 吴存.中北大学 2019
[3]水热环境电沉积铁/镍铁合金工艺及镀层性能研究[D]. 姜珂.电子科技大学 2018
[4]电沉积Fe-Zn合金微观组织优化及性能表征[D]. 江杰.大连理工大学 2017
[5]电化学沉积镍铁合金箔的研究[D]. 张霞.兰州理工大学 2011
[6]电沉积铁镍合金薄膜[D]. 张郁彬.湖南大学 2009
[7]氟硼酸盐体系电沉积铁镍合金薄膜[D]. 王二立.湖南大学 2008
[8]稀土Nd、Ce掺杂对化学镀Fe-P合金影响的研究[D]. 孟岩.湖南大学 2006
[9]水溶液电沉积Fe-Nd-P、Fe-Ce-P稀土合金薄膜[D]. 高学宝.湖南大学 2004
本文编号：3115600
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合金化的选择图示[17]
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-法。电沉积得到的血管支架薄膜既可以满足支架的支撑作用，又可在6~12个月后慢慢降解，被人体吸收，减轻病患的二次损害[25]。图1.2铁及其合金的加工方法[24]1.2金属电沉积简介与原理1.2.1金属电沉积简介在电化学范畴当中，将金属元素利用电化学沉积法制备是一个经典的分支。在有效电场的持续作用中，金属元素的电沉积反应产生于阴极和电沉积溶液的表面上，沉积的过程则是产生新物质的反应[26]。利用电化学法实现金属的沉积可以追溯到十九世纪，尤其是直流电源的发明之后，电化学沉积法就迅速成为一种重要的工艺。利用电沉积技术可以用来生产各式种类不相同的修饰性和功能性元件。不过在开始利用的初期，金属电沉积技术的开展是根据工匠的经验进行的[27]。电沉积金属元素的基本规律是关于晶核形成和晶体生长并继续长大的探究。1878年，科学家Gibbs在他有名的相平衡实验中，提出了了形核和生长的基础规律和含义[28]。1900年前后，Volmer等科学家利用统计学原理以及有关分子运动的模型完善了这一基础规律和含义[29]。根据这些较早的探索，形成晶核不但需要一个新的、呈现三维状的晶体形核，而且还必须存在于单一晶体表面的层状结构才能实现生长的目的。由Avrrami解释的结晶动力学是晶体生长原理的一个重大突破，他认为在形核和生长的过程中，有形核中心的重复碰撞和相互交迭[30]。在上世纪四十年代末期，科学家Frank提出一个新的理论，具体阐述为螺旋状生长会出现在单一晶
内蒙古科技大学硕士学位论文-16-表1.1纯Zn和Zn-Fe合金在5%NaCl溶液中的耐蚀性比较[96]编号镀层类别开始生锈时间/h50%镀层生锈时间/h90%以上层生锈时间/h1Zn9722012Zn-FeFe=26.44%463134403Zn-Fe添加ReFe=20.74%168408972江杰[25]研究了不同Zn含量的电沉积Fe-Zn合金在SBF模拟体液中的腐蚀行为，并利用动电位极化曲线来表示，如图1.4所示。其实验结果表明，合金的耐蚀性随着Zn含量的增加而呈现波动，但整体合金的耐蚀性优于纯物质的耐蚀性。图1.4纯Fe和Zn-Fe合金在SBF模拟体液中的耐蚀性比较[25]韩文福[92]将制备好的Zn-Fe-La合金浸置于5%的NaCl溶液当中，用来探究不同FeSO4、ZnCl2、LaCl3质量浓度下所得镀层的耐蚀性能。其实验结果表明，稀土盐的加入可以改善合金沉积层的表面形貌，使晶粒发生细化，从而提高合金的耐蚀性。王玲玲[97]的实验也得出过同样类似的结论，因为稀土元素特殊的电子层结构，影响了电沉积的过程。何进[24]利用SD大鼠进行皮下植入实验，植入材料为Fe-Zn合金和纯Fe。植入14天和28天后植入体周围组织切片形貌图如图1.5所示。被植入的实验鼠状态良好，未发生死亡现象。植入鼠体后的金属材料14天后存在一些炎症细胞（箭头所
【参考文献】：
期刊论文
[1]电沉积工艺对Fe-La-P合金薄膜成分及组织的影响[J]. 王振宇,丁国,定巍,李岩. 内蒙古科技大学学报. 2020(02)
[2]生物医用金属材料研究现状与应用进展[J]. 张文毓. 金属世界. 2020(01)
[3]医用钛及钛合金表面改性技术的研究进展[J]. 肖忆楠,乔岩欣,李月明,盛立远,赖琛,奚廷斐. 材料导报. 2019(S2)
[4]Fe-Mn合金在生物医学方面的应用及前景[J]. 刘玉玲,张修庆. 材料导报. 2019(S2)
[5]可降解生物医用镁合金材料的研究进展[J]. 雷宇. 有色冶金设计与研究. 2019(04)
[6]低温取向硅钢初次再结晶织构及晶界特征分析[J]. 刘兵兵,鲍思前,赵刚,黄祥斌,柯珊珊,胡晓. 钢铁研究学报. 2018(07)
[7]血管支架用可降解金属研究进展[J]. 郑玉峰,杨宏韬. 金属学报. 2017(10)
[8]新型生物可降解Fe-Mn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为[J]. 解雪,刘昊一,朱雪梅. 大连交通大学学报. 2017(04)
[9]温度对医用316L不锈钢在生理盐水中锈蚀的影响[J]. 袁琴琴. 广州化工. 2017(08)
[10]处在变革中的医用金属材料[J]. 郑玉峰,吴远浩. 金属学报. 2017(03)
博士论文
[1]基于电沉积的可生物降解铁合金的研究[D]. 何进.西北工业大学 2017
[2]La（Fe,Si）13基磁制冷材料的腐蚀行为和磁性能研究[D]. 胡洁.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]铝合金表面离子液体电沉积Cu-Zn合金过渡层的研究[D]. 张建清.哈尔滨工业大学 2019
[2]AZ80镁合金氟化镁化学转化膜在侵蚀性离子溶液中腐蚀行为研究[D]. 吴存.中北大学 2019
[3]水热环境电沉积铁/镍铁合金工艺及镀层性能研究[D]. 姜珂.电子科技大学 2018
[4]电沉积Fe-Zn合金微观组织优化及性能表征[D]. 江杰.大连理工大学 2017
[5]电化学沉积镍铁合金箔的研究[D]. 张霞.兰州理工大学 2011
[6]电沉积铁镍合金薄膜[D]. 张郁彬.湖南大学 2009
[7]氟硼酸盐体系电沉积铁镍合金薄膜[D]. 王二立.湖南大学 2008
[8]稀土Nd、Ce掺杂对化学镀Fe-P合金影响的研究[D]. 孟岩.湖南大学 2006
[9]水溶液电沉积Fe-Nd-P、Fe-Ce-P稀土合金薄膜[D]. 高学宝.湖南大学 2004
本文编号：3115600
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/mpalunwen/3115600.html
最近更新
教材专著
