超临界CO2可视化电镀装置

超临界二氧化碳电镀装置，用行超临界二氧化碳电镀钴薄膜制备及力学和磁学性能研究，电镀是通过电解质中金属离子的电化学反应，在基材上形成金属涂层的薄膜生长工艺之一，也叫电沉积。电镀过程主要包括将待镀物（阴极）浸入含有电解质和辅助电极（阳极）的容器中，然后将两个电极连接到外部电源以使电流流动。待镀物与电源负极相连，使金属离子还原为金属原子，最终在表面形成沉积物。可控制电镀参数，如电解质的成分、电流密度、浴温、pH 值等以获得所需的镀层性能。

超临界二氧化碳电镀装置，如今，电镀已在从冶金和重工程工业到微电子和纳米技术的各种技术领域中经常用于实际科研生产中。电镀通常以两种控制模式进行：恒电位法和恒电流法。对恒电位法，除了阳极（工作电极）和阴极（对电极）外，还需要参比电极来控制金属离子的还原电位。使用此方法可精确控制阴极和参比电极之间的电位差；而在电镀过程中，电解质的形态变化或成分变化，电流密度可能会发生变化，导致难以估计电镀层厚度和电流密度效率。对恒电流方法，在电镀过程中使用固定的电流密度，并且可通过简单的电源产生。此方法只需要阳极和阴极，它在工业上被广泛使用，特别是用于大型物体的电镀。

超临界二氧化碳电镀装置，钴及钴合金因其优越磁性，大量应用于高性能磁性材料，在电子信息领域起着非常重要的作用，随着电子设备小型化、轻量化，钴薄膜磁制动器等可用于微电机系统。以钴薄膜为主要研究对象，采用超临界（15MPa，40℃）二氧化碳电镀，对比亚临界（15MPa，30℃）、高压（15MPa，25℃）二氧化碳和常规电镀，制备了 FCC 和 HCP 双相电镀钴薄膜，为获得无缺陷、表面质量良好，优异力学和磁性的钴薄膜，研究了钴薄膜晶体结构、晶粒尺寸与微压缩力学性能、磁性的关系。主要通过 XRD、SEM、TEM、AFM、VSM 和 MFM 测试等表征手段对材料的物相，结构，形貌，磁性，结合微压缩和分子动力学模拟微压缩、纳米压痕、维氏硬度等试验，对力学性能、磁性进行分析。

超临界二氧化碳电镀装置，水电解质电镀钴薄膜：含水电解质中，酸性条件下 298K 时，Co2+/Co 电极电势为-0.28 V，不需络合物形成络合离子即可在水溶液中电镀钴薄膜。电镀钴薄膜一般从从含有氯化物、硫酸盐等水溶液的不同电解槽中电镀获得[25]，反应式如下：Co2+ + 2e− → Co ↓ (s) ； 水电解质中，水可电离为氢氧根和氢离子，同时也会发生副反应，如下：2H+ + 2e− → H2 ↑ (g) 。

超临界二氧化电镀前处理铜片用 10 wt%的脱脂溶液和 10 wt%的 HCl 溶液电镀过程之前分别处理 70 秒和 10 秒，每道工序处理后使用纯水浸泡清洗后，安装于高压釜盖上，电解质组成为 350 g/L CoSO4·7H2O、45 g/L CoCl2·6H2O 和 40 g/L H3BO3，电解质 pH 值为 3.5，无表面活性剂。将 40 mL 电解质、阴阳极放入高压釜中，关闭高压釜，加热高压釜中电解质温度至为 40℃，压力容器注入 CO2，利用背压阀调节压力至 15MPa，体积分数为 20% CO2，接通导线，开启直流稳压电源进行电镀。使用 5、10、12 和 15 A/dm2 (ASD) 的不同电流密度电镀。