磁场强度及微粒浓度对制备Cu-γ-Fe2O3@SiO2复合镀层的影响(3)
纳米颗粒的团聚[14]可分为两种:软团聚和硬团聚。软团聚主要是由颗粒间的静电力和范德华力所致,由于作用力较弱,软团聚可以通过一些化学作用或施加机械能的方式来消除;硬团聚形成的原因除了静电力和范德华力之外,还存在化学键作用,因此硬团聚体不易破坏,需要采取一些特殊的方法进行控制。在制备纳米颗粒的过程中,如果未采用分散措施,颗粒团聚将很严重,不能达到纳米粉末的基本要求,实现不了纳米粉末的特殊功能。
纳米颗粒在介质中的分散通常分为3个阶段：①液体润湿固体粒子；②通过外界作用力使较大的聚集体分散为较小的颗粒；③稳定分散粒子，保证粉体颗粒在液相中保持长期均匀分散，防止已分散的粒子重新聚集。根据分散方法不同，可分为物理法和化学法。物理法主要有机械搅拌法、超声波分散法以及高能处理法。表面改性是对纳米粉体的表面进行物理、化学等加工处理，使粉体的表面特性发生变化，增加粉体颗粒间的斥力，阻止纳米粉体团聚，最有效方法就是加入分散剂进行分散。为了防止γ-Fe2O3@SiO2彼此团聚现象严重，在加入之前提前超声分散1小时，另外添加时尽量均匀。
1.5 课题背景及意义
复合镀层因具有许多单金属及合金所不具备的性能，如其具有较高的硬度、耐磨性、自润滑性、特殊的装饰外观以及电接触、电催化等功能，从而扩大了复合材料的应用范围及使用寿命，在工程技术中得到了广泛的应用，已发展成为复合材料中的一个重要的组成部分[15]。与热加工制备复合材料相比，以电沉积方法获得的复合镀层能在一定程度上更易于控制材料组成和性能。因此复合电镀当前已被认为是解决高温耐腐蚀、高温强度以及某些特殊情况下磨损等问题的一种很有前途的制取复合材料的先进方法。
由于纳米颗粒具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性质[16]，在电沉积复合镀中引入γ-Fe2O3@SiO2纳米粒子代替微米粒子可以使复合镀层的性能更优异，为电沉积复合镀技术的发展带来新的机遇。所以我选择的毕业论文课题是“磁场强度及微粒浓度对制备Cu-γ-Fe2O3@SiO2复合镀层的影响”， 本课题主要研究磁场强度以及粒子浓度工艺条件对γ-Fe2O3@SiO2纳米颗粒在复合镀层中含量的影响，并对粒子的排列状况的影响进行了研究，通过后期的性能测试等，找出最佳的粒子浓度及磁场强度，使复合镀层的性能更优良。
1.6 课题要解决的主要问题
由于本实验是优化性质，故主要解决2个问题：
（1）调节复合电镀中γ-Fe2O3@SiO2纳米颗粒的浓度，从而找出复合镀层中粒子排布均匀、高含量下对应的微粒浓度；
（2）调节复合电镀中所施加的磁场强度，从而找出复合镀层中粒子排布均匀、高含量下对应的磁场强度
2 实验原理
2.1 除油、除锈的基本原理
由于铜件在空气中容易被氧化，生成一层氧化膜，所以要在电镀前对铜件进行除油、除锈处理。除油是为了除去铜基体表面的各类油脂，选用碱性除油液即可；除锈是为了除去基体表面附着的氧化膜，用稀硫酸除去即可：
(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3
CuO +2H+→Cu2++ H2O
为了使镀前金属表面平整度好，可以在除油，除锈前对基体进行细磨（磨料粒度为280-320#）。
2.2 电镀铜的基本原理
2.2.1 阴极反应
近年来的研究结果表明，酸性镀铜的阴极过程由如下两步连续的放电反应和一个结晶过程组成：
控制步骤是与阴极过电势密切相关的。当阴极过电势较小时，电极过程为Cu+的迟缓放电所控制；若阴极过电势较大时，反应（1）变成控制步骤。由于在光亮酸性镀铜电解液中使用了吸附能力强的各种有机添加剂，故阴极过电势较大，所以反应（1）常常为阴极过程的控制步骤。