45号钢基材表面锌、镍和锌镍合金层的电沉积制备及其耐腐蚀性研究

发布时间：2017-07-26 22:24

  本文关键词：45号钢基材表面锌、镍和锌镍合金层的电沉积制备及其耐腐蚀性研究

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【摘要】：在钢铁基材上电镀防护型沉积层是防止钢铁腐蚀的一种重要措施。锌作为较活泼且价格低廉的金属,在传统钢铁防腐保护的应用中占很大的比例。金属镍具有硬度高、低氢脆性、高耐腐蚀性能等优点,广泛应用于各种功能性与装饰性电沉积行业中。锌镍合金作为锌基合金的一种,具有高耐蚀性、低氢脆性等诸多优点,对钢铁基材同样起到牺牲阳极的阴极保护。本文以45号钢作为基材,采用直流电沉积方式制备锌、镍及锌镍合金沉积层,通过SEM(扫描电镜)研究不同工艺条件对沉积层形貌的影响,通过XRD(X射线衍射仪)研究了不同工艺条件对沉积层晶体结构的影响,通过Tafel极化曲线与交流阻抗谱研究了不同工艺条件对沉积层耐腐蚀性能的影响,通过EDS(X射线能谱仪)研究了不同工艺条件对锌镍合金沉积层中锌镍含量的影响,分别获得锌、镍及锌镍合金沉积层的最佳工艺条件。采用酸性硫酸盐锌沉积体系,加入添加剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)与BDA(苄叉丙酮)获得锌沉积层。讨论了添加剂、电流密度、镀液pH、镀液温度对所得锌沉积层形貌、晶体结构、耐蚀性的影响。结果表明：添加剂的加入对锌沉积层的形貌有明显的影响,添加剂的加入改变了锌晶体晶面的择优取向,且提高了锌沉积层的耐腐蚀性能。阴极电流密度、镀液温度、镀液pH均对锌沉积层的形貌、晶体结构、耐蚀性同样也有影响。同时添加CTAB与BDA、镀液温度为30℃,阴极电流密度为20 mA/cm2,镀液pH=4为电沉积锌的最佳工艺条件。采用瓦特镍镀液系统获得镍沉积层。讨论了阴极电流密度、镀液温度、镀液pH对所得镍沉积层形貌、晶体结构、耐蚀性的影响。电流密度为50 mA/cm2、镀液pH=4、镀液温度为50℃为直流电沉积镍的最佳工艺条件。采用酸性氯化盐电沉积体系获得锌镍合金沉积层。讨论了锌镍离子浓度比、阴极电流密度、镀液温度、镀液pH对所得锌镍合金沉积层的形貌、晶体结构、耐腐蚀性能的影响。在锌镍离子总浓度一定的情况下,随着锌镍离子比值由0.8～1.6变化时,沉积层中镍的含量逐渐降低,电流密度在10 mA/cm2～40 mA/cm2范围内变化、镀液pH在2.4～5.0范围变化时,沉积层中镍含量变化并不大,温度的在20℃～50℃变化时,沉积层中镍的质量百分比值变化较大。锌镍离子浓度比为1.2、阴极电流密度为20 mA/cm2、镀液pH=4.2、镀液温度30℃为电沉积锌镍合金的最佳工艺条件。
【关键词】：电沉积 45号钢 锌 镍 锌镍合金 耐腐蚀性能
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153;TG174.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 金属腐蚀的分类9-10
• 1.2.1 按照金属腐蚀基材状态分类9
• 1.2.2 按照金属腐蚀机理分类9-10
• 1.3 金属腐蚀的防护措施10-11
• 1.4 锌、镍与锌镍合金电沉积的发展现状11-15
• 1.4.1 电沉积的概念11-12
• 1.4.2 锌电沉积的发展现状12-13
• 1.4.3 镍电沉积的发展现状13
• 1.4.4 合金的概述13-15
• 1.5 选题研究的意义及内容15-17
• 第二章 45号钢基材表面锌层的电沉积制备及其耐腐蚀性研究17-38
• 2.1 引言17
• 2.2 实验17-21
• 2.2.1 实验材料及仪器17-18
• 2.2.2 实验过程18-19
• 2.2.3 测试与表征19-21
• 2.3 结果与讨论21-36
• 2.3.1 添加剂对锌沉积层耐腐蚀性能的影响21-24
• 2.3.2 电流密度对镀锌层耐腐蚀性能的影响24-28
• 2.3.3 温度对锌沉积层的影响28-32
• 2.3.4 pH对镀锌层耐腐蚀性的影响32-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 45号钢基材表面镍层的电沉积制备及其耐腐蚀性研究38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 实验38-40
• 3.2.1 实验材料及仪器38
• 3.2.2 实验过程38-39
• 3.2.3 测试与表征39-40
• 3.3 结果与讨论40-51
• 3.3.1 电流密度对镍沉积层性能的影响40-44
• 3.3.2 温度对镍沉积层性能的影响44-47
• 3.3.3 pH值对镍沉积层性能的影响47-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 45号钢基材表面锌镍合金层的电沉积制备及其耐腐蚀性研究53-75
• 4.1 引言53
• 4.2 实验53-55
• 4.2.1 实验材料及仪器53
• 4.2.2 实验过程53-54
• 4.2.3 测试与表征54-55
• 4.3 结果与讨论55-73
• 4.3.1 锌镍离子浓度比对锌镍合金沉积层的影响55-60
• 4.3.2 电流密度对锌镍合金沉积层的影响60-65
• 4.3.3 温度对锌镍合金沉积层的影响65-69
• 4.3.4 pH对锌镍合金沉积层的影响69-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 总结75-77
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-83
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文83-84
• 致谢84-85

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本文编号：578655