扩散激活能与扩散系数.doc

扩散激活能与扩散系数熔盐脉冲电沉积渗硼扩散激活能与扩散系数的研究尚磊~杨海丽~吴丽~徐宏(河北联合大学冶金与能源学院,河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009)摘要:本文利用了熔盐脉冲电沉积这一工艺在硅钢片上进行渗硼~测定了硅钢渗硼层厚度δ与沉积温度和沉积时间的关系~然后求出了熔盐脉冲电沉积渗硼过程中的扩散激活能Q、扩散常数D和扩散系数D。与常规渗硼过程中的扩散激活能Q和扩散常数D相比较~熔盐脉冲电沉积00渗硼对扩散激活能Q和扩散常数D影响不大~基本上和常规条件下的扩散激活能和扩散常数基0本一致。关键词:熔盐脉冲电沉积;渗硼;扩散激活能中图分类号:TB332(不超过3个)文献标识码:A1引言[1,2]硅钢是电力、电子工业中不可缺少的重要软磁材料,目前研究表明,提高硅钢磁性能最主要的方法是提高硅含量,%最佳。但是硅含量过高导[3]致脆性问题,使其不易加工,在硅钢中加入适量的硼可以提高其塑性和磁性能,并且塑性的提高将有利于硅钢的后续加工,所以通过在硅钢中添加硼来解决目前硅钢领域存在的难题。硼添加到硅钢的方法有两种:一种是通过冶炼的时候在钢种添加硼,这种方法的缺点是硼在钢中的分布不均匀及硼的利用率不高,生产成本也较高。另一种是在硅钢的表面渗硼,这种方法只是使依附于材料表层区域,用于改善表面性能,但是此方法多应用于增加表面耐磨性和耐腐蚀性等,例如磨具表面的金[4]属硼化物层能显著提高其耐磨性,也使得磨具具有良好的耐热性和耐蚀性。因此通过熔盐电沉积这一手段制备含硼硅钢对提高硅钢磁性能具有重要的现实意义。,样品尺寸为20mm×20mm×,首先将试样依次用60#、120#、240#、360#、500#、600#、800#、1000#、1200#、1500#砂纸打磨、超声波酒精清洗烘干,再用丙酮超声波清洗以除去表层油污后待用。所用化学药品为分析纯试剂。采用坩埚电阻炉加热,电沉积槽为高纯石墨坩埚,置于不锈钢套筒中,电沉积电源为邯郸市大舜电镀设备厂生产的SMD-30P智能多脉冲电镀电源。?、850?、900?、950?,时间保持40min不变;温度为850?保温时间分别为20min、30min、40min、50mikn、60min。、KCl、NaF于200?干燥2h脱去水分,熔盐配比为NaCl-KCl-NaF-Na2B4O7的摩尔比为1:1:2:。称量好的试剂混合均匀后放入石墨坩埚,然后将坩埚放在不锈钢套筒中随炉温升温至850?,保温2h后,插入阴极硅钢片,使之浸在熔盐中,2石墨坩埚作阳极,在氩气保护下进行电沉积。沉积参数为:电流密度90mA/cm,导通时间200um,关断时间800um,沉积时间20min。沉积完毕将试样放入沸水中煮1-2h去除表面的熔盐附着物,随后在超声波辅助下用丙酮清洗1,2h,再依次用蒸馏水、酒精洗涤吹干。然后将试样抛光后,用4%硝酸酒精溶液腐蚀后,在光学显微镜下用[5,6]峰谷平均法测量渗硼层的厚度,每个试样测量15个齿峰值x和15个齿谷值y,在分别求出其平均值X和Y并带入经验公式(1)中,求出渗层厚度的有效值δ。XY,δ=(1)[7]熔盐脉冲电沉积渗硼