化学镀Ni-Zn-P合金工艺及镀层性能研究

化学镀Ni-Zn-P合金工艺及镀层性能研究

论文摘要

化学镀Ni-Zn-P合金具有优良的物理、化学性能,可以应用于多种领域。研究化学镀Ni-Zn-P合金作为阳极镀层更具有理论意义和实际应用价值。但目前对这方面的研究还鲜有报道。论文以提高Ni-Zn-P合金镀层在常温下海洋性腐蚀环境中的抗蚀能力为主要目的,分别在三种不同碱性镀液体系中进行了铁基体上的化学镀。采用增重法、Tafel曲线测量、EDAX、SEM等测试手段,通过单因素研究和正交实验两种方法,研究了工艺条件如温度、主盐浓度、还原剂浓度、pH值等对镀速、镀液稳定性、镀层组成结构及腐蚀性能的影响。研究表明:在碱性柠檬酸体系中,升高镀液温度,保持主盐、还原剂、络合剂的浓度及pH值在合适的范围都有利于降低Ni-Zn-P合金镀层在3.5mass% NaCl溶液中的腐蚀电位。在ZnSO4·7H2O为15g·L-1,NiSO4·6H2O为35g·L-1,C6H7O7·2H2O为60g·L-1,NaH2PO2·H2O为15g·L-1,pH值为10,温度为90℃条件下,化学镀Ni-Zn-P镀速较快,获得镀层腐蚀电位最负,达到-0.64V(vs. SCE)。在碱性焦磷酸体系中,镍盐浓度增加可以大幅度提高镀速,而对镀层腐蚀电位影响较小。在碱性柠檬酸、焦磷酸和酒石酸三种化学镀Ni-Zn-P合金镀液中,TU、KI、KIO3三种稳定剂作用不同。TU只起稳定镀液作用,且使用浓度很小,小于2.0mg·L-1;KI、KIO3不仅能稳定镀液还影响镀层中元素含量,它们的使用浓度范围较广,KI上限10mmol·L-1,KIO3上限50mg·L-1。在碱性焦磷酸化学镀Ni-Zn-P合金镀液中,添加乳酸对镀层腐蚀电位无影响,仅使镀速有所提高。在三种碱性镀液中获得了组成不同且具有胞状微观形貌的高P化学镀Ni-Zn-P合金镀层,400℃×3h热处理使化学镀Ni-Zn-P合金镀层微观形貌变得均匀平整,孔隙率降低,硬度增大,耐蚀性提高。研究表明,可以通过调整各种化学镀工艺参数(络合剂种类,络合剂及主盐、还原剂浓度,pH值,温度)来改变化学镀Ni-Zn-P合金镀层中各元素含量,降低镀层在的腐蚀电位,使镀层电位比一般Ni-P电位低200mV以上。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 化学镀三元合金简介
  • 1.2.1 化学镀Ni-Cu-P合金镀层
  • 1.2.2 化学镀Ni-W-P合金镀层
  • 1.2.3 化学镀Ni-Co-P合金镀层
  • 1.2.4 化学镀Ni-Fe-P合金镀层
  • 1.2.5 化学镀Ni-Sn-P合金镀层
  • 1.3 化学镀Ni-Zn-P国内外研究现状
  • 1.3.1 化学镀Ni-Zn-P合金机理
  • 1.3.2 化学镀Ni-Zn-P合金镀液体系
  • 1.3.3 化学镀Ni-Zn-P合金镀液体系中的添加剂
  • 1.3.4 化学镀Ni-Zn-P合金镀层组成的影响因素
  • 1.3.5 Ni-Zn-P合金镀层的钝化
  • 1.4 化学镀Ni-Zn-P合金镀层的应用
  • 1.5 课题研究的意义及主要内容
  • 第2章 实验材料及试验方法
  • 2.1 实验试剂及仪器
  • 2.1.1 实验试剂及规格
  • 2.1.2 实验仪器及型号
  • 2.2 化学镀Ni-Zn-P工艺流程
  • 2.2.1 化学镀Ni-Zn-P镀液的配制方法
  • 2.2.2 镀件预处理
  • 2.2.3 施镀
  • 2.3 分析测试
  • 2.3.1 镀速测试
  • 2.3.2 镀层硬度测试
  • 2.3.3 镀层孔隙率测定
  • 2.3.4 镀层耐腐蚀性能测试
  • 2.3.5 镀层结合力测试
  • 2.3.6 镀层微观形貌及能谱分析
  • 2.4 正交实验设计
  • 第3章 碱性柠檬酸体系化学镀Ni-Zn-P工艺研究
  • 3.1 化学镀Ni-Zn-P工艺的研究
  • 3.1.1 不同金属在3.5mass % NaCl中的腐蚀性能
  • 3.1.2 温度对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能影响
  • 3.1.3 锌盐对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能影响
  • 3.1.4 镍盐对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能影响
  • 3.1.5 还原剂对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能影响
  • 3.1.6 柠檬酸对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能影响
  • 3.1.7 pH值对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3.2 正交实验设计及结果分析
  • 3.3 后处理对镀层性能的影响
  • 3.4 化学镀Ni-Zn-P镀液稳定剂的研究
  • 3.4.1 硫脲对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3.4.2 KI对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响'>3.4.3 KIO3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3.5 添加剂的研究
  • 3.6 Ni-Zn-P合金镀层的物质组成及微观形貌
  • 3.7 Ni-Zn-P合金镀层的孔隙率及硬度
  • 3.8 Ni-Zn-P合金镀层的结合力
  • 3.9 本章小结
  • 第4章 碱性焦磷酸体系化学镀Ni-Zn-P工艺研究
  • 4.1 镍盐浓度对镀速及镀层性能的影响
  • 4.2 化学镀Ni-Zn-P镀液稳定剂的研究
  • 4.2.1 硫脲对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 4.2.2 KI对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响'>4.2.3 KIO3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 4.3 添加剂研究
  • 4.3.1 乳酸对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 4.4 Ni-Zn-P合金镀层的孔隙率及硬度
  • 4.5 Ni-Zn-P合金的组成及微观形貌
  • 4.6 Ni-Zn-P合金镀层的结合力
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 碱性酒石酸体系化学镀Ni-Zn-P工艺研究
  • 5.1 硫脲对化学镀镀速及镀层性能的影响
  • 5.1.1 低镍盐高络合剂浓度下硫脲的影响
  • 5.1.2 高镍盐低络合剂浓度下硫脲的影响
  • 5.2 KI对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响'>5.3 KIO3对化学镀Ni-Zn-P镀速及镀层性能的影响
  • 5.4 Ni-Zn-P合金镀层的孔隙率
  • 5.5 Ni-Zn-P合金镀层的物质组成及微观形貌
  • 5.6 Ni-Zn-P合金镀层的结合力
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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