碱性锌酸盐体系锌钴合金电镀工艺和电沉积阴极过程研究

发布时间：2017-08-18 07:08

  本文关键词：碱性锌酸盐体系锌钴合金电镀工艺和电沉积阴极过程研究

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【摘要】：锌基合金电镀技术是在传统镀锌技术的基础上加入了少量异种金属,增强了镀层的装饰性和耐蚀性,因而被广泛应用于汽车、家电、仪表、机械、五金等工业部门。本文系统研究了碱性锌酸盐体系锌钴合金电镀工艺及其基础理论。研究了碱性锌酸盐体系中锌钴合金电镀工艺、合金镀液组成及工艺条件对合金镀层中钴含量的影响。到了最佳镀液组成及工艺条件:锌钴离子总浓度0.3mol/L,锌钴离子摩尔比9:1,氢氧化钠为150g/L,添加剂A为15ml/L,添加剂B为1ml/L,电流密度DK为3A/dm2,镀液工作温度为25~30℃。在最佳工艺条件下可得到钴含量为2.0%~2.2%的锌钴合金镀层。实验发现:锌钴金的沉积表现为异常共沉积;在一定的范围内,镀层中钴含量变化能影响镀层光亮度和耐蚀性的变化。锌钴合金镀液中加入添加剂A和添加剂B组成的混合添加剂可获得光亮细致的镀层,镀层的晶粒尺寸为41.6nm。添加剂A对共沉积阻化作用明显,添加剂B对电沉积的阻化作用不明显,添加剂A和添加剂B同时加入到基础镀液时,阻化作用最大。基础镀液中锌钴电结晶遵循三维连续成核的生长机理;添加剂A后锌钴电结晶按三维瞬时成核的生长机理进行。采用循环伏安法和稳态极化曲线法研究了锌钴合金电镀液的电化学行为,分析了电镀液组成及温度对锌钴合金镀层中钴含量影响的内在原因。采用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)和计时安培电化学实验方法,运用Scharifker-Hills(SH)理论模型和Heerman·Tarallo(HT)理论模型分析拟合实验结果,研究在碱性锌酸盐体系锌钴合金镀液中锌钴合金在玻碳电极上的电沉积过程与电结晶机理。结果表明,锌钴合金在玻碳电极表面实现共沉积并遵循扩散控制下三维瞬时成核的电结晶过程。借助于Heerman和Tarallo模型,拟合得到锌钴合金的成核和牛长的动力学参数.拟合结果显示,电位阶跃从-2.00V负移至-2.10V(vs SCE),成核速率常数(A)值从0.85s-1增加至10.20s-1,成核活性位点密度数(N0)提高。采用循环伏安法研究了锌钴合金电镀中产生异常共沉积的原因,研究认为锌钴合金异常共沉积是锌能够欠电势沉积造成的。
【关键词】：碱性锌酸盐体系 锌钴合金电镀 添加剂 异常共沉积 电结晶
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9
• 前言9-14
• 1.1 锌钴合金电镀概况9-11
• 1.2 电沉积合金的基本原理11-12
• 1.3 本课题的研究目的及意义12
• 1.4 本课题主要研究内容12-14
• 第二章 实验方法14-19
• 2.1 实验药品14
• 2.2 基础镀液14
• 2.3 电镀工艺流程14
• 2.4 实验装置14-16
• 2.5 实验方法16-19
• 2.5.1 合金电镀液性能和镀层检测16-17
• 2.5.2 研究合金共沉积的电化学方法17-19
• 第三章 碱性Zn-Co合金电镀工艺研究19-33
• 前言19
• 3.1 电镀液组成及各组分的作用19
• 3.2 电镀工艺条件分析19-20
• 3.3 电镀参数对锌钴合金镀层中钴含量的影响20-26
• 3.3.1 锌钴离子总浓度20-21
• 3.3.2 锌钴离子摩尔比21-22
• 3.3.3 镀液工作温度22-23
• 3.3.4 阴极电流密度23-24
• 3.3.5 添加剂组成24-26
• 3.4 钴离子络合剂的影响26-28
• 3.5 合金镀层中不同Co含量对镀层耐蚀性的影响28-30
• 3.6 锌钴合金镀层镀后处理30-32
• 3.6.1 锌钴合金镀后处理流程30
• 3.6.2 锌钴合金钝化膜耐蚀性研究30-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第四章 两种添加剂在碱性Zn-Co合金电镀液中的作用研究33-43
• 前言33
• 4.1 两种添加剂对镀层外观的影响33-34
• 4.2 两种添加剂对合金电沉积行为的影响34-38
• 4.2.1 极化曲线34-35
• 4.2.2 循环伏安曲线35-38
• 4.3 两种添加剂对合金电沉积形核生长的影响38-41
• 4.4 两种添加剂下得到的锌钴合金镀层结构41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第五章 碱性Zn-Co合金镀液的电化学行为研究43-56
• 前言43
• 5.1 Zn~(2+)、Co~(2+)金属离子单独放电时的电化学行为研究43-46
• 5.1.1 Zn~(2+)、Co~(2+)金属离子单独放电时的稳态极化曲线43-45
• 5.1.2 Zn~(2+)、Co~(2+)金属离子单独放电时的循环伏安曲线45-46
• 5.2 不同组成对Zn-Co合金镀液的电化学行为的影响46-49
• 5.2.1 稳态极化曲线46-47
• 5.2.2 循环伏安曲47-49
• 5.3 锌钴合金电结晶研究49-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 Zn-Co合金异常共沉积机理研究56-62
• 前言56
• 6.1 锌的欠电势沉积研究56-60
• 6.2 锌钴异常共沉积机理讨论60-61
• 6.3 本章小结61-62
• 第七章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士期间发表论文67-68
• 致谢68-69

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