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作者：王江帆;刘晓;张奇;王涛;赵雪霞;
单位：太原理工大学机械工程学院;先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心;金属成形技术与重型装备全国重点实验室;
摘要：针对冷轧制备铜/不锈钢复合极薄带所需首道次压下量较大导致的轧机负荷极大的技术难题，及在不锈钢基体表面电沉积铜方法存在的材料性能不达标问题，作者所在研究团队提出了电沉积辅助冷轧制备铜/不锈钢极薄复合带的设想，即采用热处理、冷轧手段改善不锈钢基体与铜沉积层的结合效果。本文就电沉积阶段不同的工艺参数对铜沉积层宏微观特性的影响，以及铜沉积层的生长机理进行了系统的研究，得出以下主要结论。铜沉积层的生长过程受到电流密度值与基体表面状态的影响，当基体表面光滑时，铜层与基体的初始结合强度不足，在沉积过程中出现铜层脱落的现象，因此需要选用合适的打磨方式使基体表面保持粗糙的状态。随电流密度增大(20～80 m A·cm~(-2))，铜沉积层表面的粗糙度增大，且在达到80 m A·cm~(-2)时，表面表现为松散的颗粒状，致密性显著变差;在稳定电镀区(小于60m A·cm~(-2))沉积过程中，被还原的铜离子在不锈钢带表面形成初始铜层，随后在铜沉积层外表面的低谷位置继续生长，最终演变为平整致密形态;在非稳定电镀区(大于60 m A·cm~(-2))沉积过程中，铜原子以球状颗粒的形式附着于表面的峰位，形成铜脊，相邻铜脊间存在较深的沟壑，导致的铜沉积层结构疏松，致密性差;采用400目砂纸打磨基体表面，在电流密度20 m A·cm~(-2)条件下进行电沉积效果较好，铜沉积层厚度与沉积时间近似为线性关系，可通过控制沉积时间获得所需厚度的铜沉积层。本研究结果为铜/不锈钢极薄复合带在冷轧制备过程中预制初始铜复合层提供了理论依据与调控策略。
关键词：铜/不锈钢复合极薄带;;冷轧制备;;电沉积;;电流密度;;致密性;;基体表面形貌;;生长机理
基金资助：金属成形技术与重型装备全国重点实验室开放课题(S2308100.W01);; 山西省基础研究计划自由探索类自然科学研究项目(20210302124426,20210302123109);; 海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院开放项目(2023HA-TYUTKFYF030,2023HA-TYUTKFYF036);; 新疆智能装备研究院定向委托科研项目(XJYJY2024016);; 山西省重点研发计划项目(202202050201017)
