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碱性锌酸盐锌镍合金电镀工艺及机理研究

作　者: 吴浩杰
导　师: 杜楠
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料学
关键词: 锌镍合金电镀合金共沉积异常共沉积耐蚀性
分类号: TQ153.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

锌镍合金是一种新型防护性镀层,具有极高的耐蚀性和优良的机械性能,极具有发展前景。本文优选出碱性锌酸盐锌镍合金镀液的添加剂,并通过正交实验优化了锌镍合金电镀工艺参数与镀液配方,系统地研究了电沉积锌镍合金的工艺条件。重点探讨了阴极电流密度、温度和镀液成分含量对锌镍合金镀层中镍含量的影响规律。采用x射线衍射仪、扫描电镜和分光光度计等分析仪器和手段,对锌镍合金镀层的成分、微观形貌、相结构和腐蚀产物进行分析和研究。采用动电位扫描法研究了锌镍合金共沉积电化学行为,并结合交流阻抗谱分析探讨了锌镍合金共沉积类型和机理。采用了电化学极化曲线、盐水浸泡法和中性盐雾实验法对锌镍合金镀层的耐蚀性进行了研究。结果表明:（1）在ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO₄·6H₂O 8g/L;络合剂ZNA 40mL/L;酒石酸钾钠40g/L;光亮剂6mL/L; T=25℃; Dk=2.5A/dm²下,可获得镍含量为12～14wt.%的锌镍合金镀层。（2）锌镍合金镀层中的镍含量与合金镀液组成及工艺条件有关,其中镀液中锌镍离子浓度比对镀层的镍含量影响最大。（3）在合金电镀过程中,锌离子的存在和析出,会在阴极表面形成中间产物吸附膜,使镍的还原受阻,所以锌镍合金共沉积表现为异常共沉积。（4）镍含量不同,相组成不同,耐蚀性也不同。镍含量<10%的锌镍合金镀层是δ+η相;10-14%主要是δ+x相;14-18%是γ+δ相;>18%是γ+δ+α相。耐蚀性总体表现为δ+x相优于δ+η相、γ+δ相优于γ+δ+α相。（5）锌镍合金镀层在腐蚀过程中,由于NiO的存在,使Zn（OH）2转化为ZnO的过程受阻,提高了合金镀层的耐蚀性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 合金电镀概述  8-11
    1.1.1 合金电镀的发展  8-9
    1.1.2 合金电镀共沉积理论  9-10
    1.1.3 合金电镀的类型  10-11
  1.2 锌镍合金概述  11-13
    1.2.1 锌镍合金电镀的发展  11
    1.2.2 锌镍合金电镀种类  11-12
    1.2.3 锌镍合金共沉积机理  12-13
  1.3 碱性锌酸盐锌镍合金电镀概述  13-14
  1.4 研究目标  14
  1.5 实验方案  14-16
第二章实验方法  16-22
  2.1 实验材料、药品、设备  16
  2.2 实验装置  16-17
  2.3 电镀工艺过程  17-18
    2.3.1 镀液基本配方  17
    2.3.2 镀液的配制  17
    2.3.3 试样处理  17-18
  2.4 镀液的性能测试  18-19
    2.4.1 镀液稳定性测试  18
    2.4.2 镀液成分分析  18
    2.4.3 赫尔槽实验  18-19
    2.4.4 镀液阴极极化曲线测定  19
    2.4.5 镀液循环伏安曲线测定  19
    2.4.6 电镀过程交流阻抗的测试  19
  2.5 镀层性能测试  19-22
    2.5.1 镀层镍含量的分析  19-20
    2.5.2 镀层厚度测试  20
    2.5.3 镀层微观形貌和相结构测试  20
    2.5.4 镀层自腐蚀电位测量  20
    2.5.5 镀层盐水浸泡实验测试  20-21
    2.5.6 镀层盐雾实验测试  21
    2.5.7 镀层腐蚀交流阻抗实验  21-22
第三章锌镍合金电镀工艺研究  22-34
  3.1 络合剂选择  22-23
  3.2 光亮剂选择  23-24
  3.3 工艺参数的正交实验结果  24-27
  3.4 锌镍合金电镀的最佳工艺条件  27-28
  3.5 镀液中各成分对镀层镍含量的影响  28-32
    3.5.1 锌镍离子总浓度对镀层镍含量的影响  28-29
    3.5.2 锌镍离子比对镀层镍含量的影响  29
    3.5.3 镍离子浓度对镀层镍含量的影响  29-30
    3.5.4 络合剂ZNA 对镀层镍含量的影响  30-31
    3.5.5 光亮剂对镀层镍含量的影响  31-32
  3.6 工艺参数对合金镍含量的影响  32-33
    3.6.1 电流密度对镀层镍含量的影响  32
    3.6.2 温度对镀层镍含量的影响  32-33
  3.7 本章小结  33-34
第四章锌镍合金电沉积电化学行为研究  34-49
  4.1 镀液组成对锌镍合金电沉积电化学行为的影响  34-41
    4.1.1 锌、镍离子浓度比对锌镍合金电沉积电化学行为的影响  34-36
    4.1.2 镍离子浓度对锌镍合金电沉积电化学行为的影响  36-37
    4.1.3 络合剂对锌镍合金电沉积电化学行为的影响  37-39
    4.1.4 光亮剂对锌镍合金电沉积电化学行为的影响  39-41
  4.2 锌镍合金异常共沉积研究  41-44
    4.2.1 锌、镍单独沉积和锌镍合金的极化曲线  41-43
    4.2.2 锌、镍离子的析出电位  43-44
    4.2.3 镀层横截面元素扫描  44
  4.3 锌镍合金共沉积反应过程研究  44-48
    4.3.1 锌离子沉积的交流阻抗行为  44-46
    4.3.2 镍离子沉积的交流阻抗行为  46-47
    4.3.3 锌镍合金共沉积交流阻抗行为  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章锌镍合金镀层耐蚀性研究  49-61
  5.1 锌镍合金镀层耐蚀性实验结果  49-51
    5.1.1 浸泡实验结果  49-50
    5.1.2 盐雾实验结果  50
    5.1.3 自腐蚀电位测试结果  50-51
  5.2 锌镍合金镀层的相组织结构  51-54
  5.3 锌镍合金镀层腐蚀机理  54-59
    5.3.1 锌镍合金镀层阳极极化  54-55
    5.3.2 腐蚀产物分析  55
    5.3.3 腐蚀机理的交流阻抗实验  55-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章总结  61-62
参考文献  62-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67-68
致谢  68-69

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