隨著集成電路技術的飛速發展,芯片的可靠性與壽命日益成為行業關注的焦點,其中,保護芯片的鍍層材料性能至關重要。非晶合金材料因其長程無序的獨特結構,具備高強度、高硬度、優異的耐腐蝕性等傳統晶體材料難以比擬的性能優勢。基于此,實踐隊選擇了“Ni-W非晶鍍層的電沉積制備與性能研究”這一具有明確應用前景的課題,旨在通過親手實踐,掌握新材料制備的核心工藝,評估其應用潛力。
精益求精的基體預處理
“工欲善其事,必先利其器。”團隊深知基底處理是成功的關鍵第一步。他們選用純銅片作為基底,依次使用400目至1200目的金相砂紙進行逐級打磨,再用金剛石拋光膏實現鏡面光潔度。隨后,在丙酮、無水乙醇和去離子水中進行多次超聲清洗,徹底去除油污和雜質,最后用稀硫酸活化表面。每一個步驟都嚴格把控,為后續鍍層的均勻沉積奠定了堅實基礎。
嚴謹可控的電沉積過程
實驗采用雙電極體系,以高純度石墨棒為陽極,預處理后的銅片為陰極。在恒定的電流密度(15 A/dm²)、溫度(70±1℃)下,團隊成員輪班值守,持續監控并調整實驗參數,同時保持磁力攪拌器勻速運轉,確保電解液成分均勻,歷時60分鐘成功完成鍍層沉積。
全面深入的性能表征
沉積完成后,團隊運用多種現代分析儀器對鍍層進行了全面“體檢”。X射線衍射圖譜中出現的典型非晶彌散峰,初步證實了非晶態結構的形成;掃描電鏡觀察顯示鍍層表面由納米級胞狀物組成,結構致密均勻;EDS能譜分析確定了鍍層成分為Ni-19at%W,符合非晶形成成分要求。
在性能測試中,成果令人振奮:鍍層顯微硬度高達(550±15)HV,展現出卓越的力學性能;通過電化學工作站測試得到的自腐蝕電位為-0.25 V,腐蝕電流密度低至2.1×10?? A/cm²,這表明其耐腐蝕性能相較純鎳提升了一個數量級,具備了作為高性能防護鍍層的巨大潛力。
知行合一,實踐收獲豐碩
“這次實踐讓我們真正體會到了材料科學的魅力,”團隊負責人感慨道,“從文獻上的公式圖表,到親手配置電解液、控制參數、觀察微觀結構,整個過程讓我們對專業知識有了更直觀和深刻的理解。當看到測試數據證明我們制備的鍍層性能優異時,所有的辛苦都化作了巨大的成就感。”
此次“鍍護芯生”暑期社會實踐,不僅是一次成功的科研訓練,更是一堂生動的“課程思政”課。隊員們不僅提升了實驗技能、數據分析能力和解決復雜工程問題的能力,更在協作中深化了團隊精神,堅定了為祖國新材料事業貢獻青春力量的決心。他們的工作為Ni-W非晶鍍層的進一步應用研究積累了寶貴的數據和經驗,也充分彰顯了長安大學在培養學生創新實踐能力方面的顯著成效。
未來,團隊計劃將研究成果進行整理并撰寫學術論文,繼續深化相關研究,努力將實驗室的成果向實際應用推動,用科技創新的力量,為“中國芯”的穩健發展保駕護航。