添加剂对纳米晶铜膜微观结构及纳米压痕性能的影响.pdf

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1、Electroplating&PollutionControl添加剂对纳米晶铜膜微观结构及纳米压痕性能的影响InfluenceofAdditiveonMicr0一structureandNano—indentationProperties0fNanOcrvstallineCuFilms李雪松。杨友，王立民。(1．长春工业大学先进结构材料省部共建教育部重点实验室，吉林长春130012；2．长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室，吉林长春l30022)LIXue-song。YANGYon，WANGL

2、i-min(1．KeyIaboratoryofAdvancedStructuralMaterials，MinistryofEducation，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，China；2．StateKeyLaboratoryofRareEarthResourceUtilization，ChangchunInstituteofAppliedChemistry，Changchun130022，China)摘要：采用电刷镀技术制备不同晶粒尺寸

3、的纳米晶铜膜。利用透射电子显微镜分析电刷镀纳米晶铜膜的微观结构，计算晶粒尺寸范围；利用UNMT一1型纳米力学综合测试系统对电刷镀纳米晶铜膜进行室温纳米压痕实验。由实验可知，添加剂对纳米晶铜膜的晶粒尺寸和压痕硬度均有较大的影响。在添加剂45g／I条件下，平均晶粒尺寸最小为32nm左右，压痕硬度为3．26GPa；在添加剂1g／I条件下，平均晶粒尺寸增大到150nm左右，压痕硬度减小为1．72GPa。关键词：纳米晶铜膜；微观结构；纳米压痕Abstract：Thenanocrystal1ineCufilmso

4、fdifferentgrainsizeswerepreparedbybrushplating．Transmissionelectronmicroscopy(TEM)wasusedtoanalyzethemicrostructureofthenanocrysta1lineCufilmsandcalculatetheirgrainsizerange．Room—temperaturenanoindentationexperimentwasperformedonthenanocrystallineCufilm

5、sbyuniversalnano／micromaterialtesterUNMT1．Theresultsshowthatadditivehasagreatinfluenceonthegrainsizeandindentationhardnessofthenanocrysta1hneCufilms．Whenthecontentoftheadditiveis45g／L，theminimumaveragegrainsizeofthefilmsisabout32nmandtheindentationhardn

6、ess3．26GPa，butwhenthecontentoflheadditiveis1g／I，thegrainsizeincreasestoaround15Onnlandtheindentationhardnessdecreasesto1．72GPa．Keywords：nanocrystaI1ineCufilm；micro—structure；nano—indentation中图分类号：TQl53文献标识码：A文章编号：1000—4742(2013)02～001003试系统，重点测试了添加剂的质量浓

7、度对纳米晶铜0前言膜的微观结构及纳米压痕性能的影响。结果显示：随着纳米技术及纳米晶材料的发展，产生了多添加剂的质量浓度对纳米晶铜膜的结构及性能有较种制备纳米晶材料的方法。其中电刷镀法是一种行大的影响。之有效的方法，而脉冲电刷镀法更是一种简单、易行1实验的制备纳米晶材料的工艺方法[1一。与其他技术相比较，电刷镀法具有以下优点：(1)可以快速制备纳1．1实验材料制备米晶金属和合金薄膜以及大体积的纳米晶金属及合实验所用的基体试样(阴极)为纯铜板，尺寸为金材料；(2)制备的样品晶粒尺寸小、结构致密、内30mm

8、×3Omm×2mm；阳极镀笔采用不锈钢应力小。通过调整镀液中添加剂的质量浓度，可(AISI304)，外面用脱脂棉和丙纶布包裹。所用电以有效地控制获得的品粒尺寸大小，且获得的纳米刷镀电源的最大输出电压为30V，最大输出电流为晶薄膜具有特殊的微观结构及很好的力学性能[6。75A。电刷镀实验前，对阴极工作表面进行打磨、本文采用脉冲电刷镀技术制备纳米晶铜膜。利抛光。用透射电子显微镜及UNMT1型纳米力学综合测电解液配方：CuSO·5HO220～260g／I，基金