脉冲电镀Zn-Mn-Ni合金镀层工艺及性能的研究

发布时间：2017-06-23 19:17

  本文关键词：脉冲电镀Zn-Mn-Ni合金镀层工艺及性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为提高钢铁件表面的耐腐蚀能力,以Q235钢为基体,在硫酸盐-柠檬酸钠体系中脉冲电镀Zn-Mn-Ni合金镀层,采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱仪研究镀液组成及工艺参数对脉冲电镀Zn-Mn-Ni合金镀层表面形貌、镀层中各元素含量及沉积速率的影响;运用X射线衍射分析和Tafel曲线,研究最优工艺下得到的ZnMn-Ni合金镀层的物相组成及耐蚀性;采用阴极极化、循环伏安、恒电位阶跃等电化学分析手段,使用三电极体系,解释电镀Zn-Mn-Ni合金镀层的电化学还原机理,为制备Zn-Mn-Ni合金镀层提供理论依据。镀液组成及工艺参数研究表明,ZnSO_4·7H_2O 0.15mol/L,MnSO_4·H_2O0.35mol/L,NiSO_4·6H_2O 0.10mol/L,NH_4Cl 30g/L,H_3BO_3 30g/L,柠檬酸钠0.6mol/L,十二烷基硫酸钠0.1g/L,复合添加剂10ml/L,镀液温度30℃,电流密度30m A/cm~2,电镀时间20min,pH 5.0,占空比20%,周期1000μs时,能够得到光亮、平整、均匀、致密、结晶细致,且锰含量与沉积速率相对较高的Zn-MnNi合金镀层,是比较理想的镀层效果。Zn-Mn-Ni合金镀层XRD分析表明,镀层主要由Zn、NiZn、FeMn_4、Fe_4Zn_9组成。通过分析Zn-Ni合金镀层和Zn-Mn-Ni合金镀层在3.5%NaC1溶液中的Tafel曲线,表明Zn-Mn-Ni合金镀层比Zn-Ni合金镀层具有更高的耐腐蚀能力。Zn-Mn-Ni合金镀层的电化学还原机理研究表明,在硫酸盐-柠檬酸钠体系中,Zn-Mn-Ni合金镀层共沉积比沉积单一金属更容易,属于异常共沉积。Zn-Mn-Ni合金镀层沉积的形核方式属于扩散控制下的三维连续形核。
【关键词】：脉冲电镀 Zn-Mn-Ni合金镀层 耐蚀性 电化学
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4;TQ153.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-21
• 1.1 锌基合金镀层研究进展10-18
• 1.1.1 Zn-Ni合金镀层10-12
• 1.1.2 Zn-Co合金镀层12-13
• 1.1.3 Zn-Fe和Zn-Fe-P合金镀层13-15
• 1.1.4 Zn-Al合金镀层15
• 1.1.5 Zn-Mn合金镀层15-17
• 1.1.6 Zn-Sn和Zn-Sn-Ni合金镀层17
• 1.1.7 Zn-Mg合金镀层17-18
• 1.2 脉冲电镀18-19
• 1.3 课题的研究思路与内容19-21
• 1.3.1 课题的研究思路19-20
• 1.3.2 课题的研究内容20-21
• 第2章 实验材料与方法21-25
• 2.1 实验材料及设备21
• 2.2 技术路线21-22
• 2.3 主要试剂22-23
• 2.4 镀液的制备23
• 2.4.1 镀液中各组分的作用23
• 2.4.2 镀液的配制23
• 2.5 基础镀液组成及工艺参数23-24
• 2.6 测试方法24-25
• 2.6.1 镀层外观观察24
• 2.6.2 镀层成分及沉积速率分析24
• 2.6.3 镀层物相检测24
• 2.6.4 镀层耐蚀性测试24
• 2.6.5 镀层的电化学还原机理研究24-25
• 第3章 脉冲电镀Zn-Mn-Ni合金镀层工艺的研究25-45
• 3.1 镀液组成对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响25-33
• 3.1.1 主盐浓度比对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响25-28
• 3.1.2 柠檬酸钠含量对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响28-30
• 3.1.3 添加剂对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响30-33
• 3.2 工艺参数对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响33-41
• 3.2.1 镀液温度对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响33-35
• 3.2.2 电流密度对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响35-37
• 3.2.3 电镀时间对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响37-39
• 3.2.4 pH对Zn-Mn-Ni合金镀层的影响39-41
• 3.3 Zn-Mn-Ni合金镀层的XRD分析41-42
• 3.4 Zn-Mn-Ni合金镀层的耐蚀性42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 Zn-Mn-Ni合金镀层的电化学还原机理研究45-59
• 4.1 Zn-Mn-Ni合金镀层沉积阴极极化行为研究46-52
• 4.1.1 基本原理46-47
• 4.1.2 电镀单一金属与合金镀层时的阴极极化行为47-48
• 4.1.3 主盐浓度对电镀时的阴极极化行为的影响48-49
• 4.1.4 柠檬酸钠含量对电镀时的阴极极化行为的影响49-50
• 4.1.5 温度对电镀时的阴极极化行为的影响50-51
• 4.1.6 pH对电镀时的阴极极化行为的影响51
• 4.1.7 添加剂含量对电镀时的阴极极化行为的影响51-52
• 4.2 Zn-Mn-Ni合金镀层沉积的循环伏安曲线分析52-54
• 4.2.1 基本原理52-53
• 4.2.2 铂丝电极上的循环伏安曲线53-54
• 4.3 电镀Zn-Mn-Ni合金镀层形核机理研究54-57
• 4.3.1 基本原理54-55
• 4.3.2 Zn-Mn-Ni合金镀层沉积的恒电位阶跃曲线分析55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 导师简介66-67
• 作者简介67-68
• 学位论文数据集68

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