Получение никелевых покрытий с регулярным микрорельефом

Введение 4
1 Аналитический обзор по теме исследования 7
1.1 Применение рельефных нано- и микроструктур 7
1.2 Способы получения рельефных нано- и микроструктур металлов и их оксидов 12
2 Методика получения и методы исследования никелевых покрытий с особым рельефом поверхности 27
2.1 Методика получения 27
2.1.1 Теоретические основы электроосаждения 27
2.1.2 Методика приготовления никелевого электролита 29
2.1.3 Методика электроосаждения никеля 30
2.2. Методы исследования никелевых покрытий, применяемые в работе 32
2.2.1 Рентгеноструктурный анализ 33
2.2.2 Микроскопические исследования 35
3 Анализ экспериментальных данных 40
3.1. Электроосаждение никеля на микросетки из нержавеющей стали 40
3.1.1 Влияние температуры электролита при одностадийном режиме электроосаждения на морфологию поверхности никелевого покрытия 42
3.1.2 Влияние двухстадийного режима электроосаждения на образование одинаково ориентированных кристаллов никеля 47
3.2. Электроосаждение никеля на подложки из нержавеющей стали 49
3.3. Электроосаждение никеля на подложки из меди 54
Заключение 61
Список используемой литературы 63
Купить

Актуальность и научная значимость настоящего исследования заключается в том, что никелевые покрытия, содержащие регулярные, одинаково ориентированные образования, рельефную морфологию поверхности широко применяются в научных целях и в промышленном производстве. В частности, в катализе для повышения каталитической активности катализатора, в фильтрации и очистке жидких и газовых смесей, в микроэлектронике и многом другом. Существует весьма большой спектр методов получения покрытий с регулярной структурой и рельефной поверхностью. Но как правило, данные методы подразумевают под собой совокупность технологических приемов, что приводит порой к энергоемким и длительным процессам получения. Например, использование специальных трафаретов, которые способствуют росту структур в определённо заданных направлениях. Или применение химического травления для образования развитой поверхности. В настоящей работе предложен способ получения никелевых покрытий, имеющих регулярную структуру и рельефную поверхность, с применением метода - электроосаждения без использования специальных трафаретов. Однако, при нанесении никелевых покрытий электролитическим методом существует вероятность возникновения слабой адгезии никеля с основой, на которую он наносится. Поэтому, в настоящем диссертационном исследовании необходимо было не только получить никелевое покрытие, которое бы имело регулярную структуру и рельеф поверхности, но и обладало высокой адгезией с подложкой.
Гипотеза исследования настоящей работы заключается в том, чтобы получить методом электроосаждения никелевые покрытия, которые бы состояли из регулярных, одинаково ориентированных нано- или микрокристаллов.
Поэтому, целью диссертационного исследования является - получение никелевых покрытий, состоящих из регулярных образований с рельефной поверхностью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести критический анализ литературы и сформулировать проблему исследования;
2. Освоить методику электрохимического осаждения металлов из растворов электролита;
3. Отработать методику приготовления электролита для электроосаждения никелевых покрытий;
4. Подобрать оптимальные режимы электролитического осаждения никеля и материал подложки, с целью получения рельефных нано- и микроструктур.
5. Провести исследования морфологии поверхности полученных образцов никелевого покрытия и сформулировать выводы.
Объектом данного исследования являются никелевые покрытия.
Предметом настоящего исследования является электрохимический процесс.
Методы исследования, применяемые в работе: рентгеноструктурный анализ, микроскопические исследования (сканирующая электронная микроскопия, сканирующая зондовая микроскопия).
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что методом электроосаждения, без использования темпланта, были получены покрытия, состоящие из конусообразных регулярно расположенных кристаллов никеля, обладающих пентагональной симметрией и развитой поверхностью.
Положение, выносимое на защиту: Технологические режимы электроосажденных никелевых покрытий, состоящих из регулярных, пентагональных, конусообразных кристаллов.
Апробация работы: основные результаты исследования докладывались на пяти конференциях: научно-практическая конференция «Студенческие дни науки в ТГУ, Тольятти, 2019»; «Студенческие дни науки в ТГУ, Тольятти, 2020»; XLV Самарская областная студенческая научная конференция, Самара, 2019; XVL Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физика-химия и технология неорганических материалов», Москва, 2019; IX Международная школа «Физическое материаловедение», Тольятти, 2019. По результатам исследований было опубликовано четыре научных работы и одна рекомендована к публикации.
Магистерская диссертация изложена на 70 страницах, содержит 30 рисунков, 6 таблиц, 62 используемых источников. Работа состоит из введения, трех разделов, заключения и списка используемой литературы.
Купить