钢板上锌镁合金镀层耐蚀机理研究及水溶液电镀锌镁合金镀层可行性试验&无铅无镉化学镀镍的研究

摘要

本研究分为二部分： 第一部分： 钢板上锌镁合金镀层耐蚀机理的研究及水溶液电镀锌镁合金镀层的可行性试验 锌镁合金镀层由于其优异的耐腐蚀性能正逐步引起人们的重视，而镁作为一种非常活泼的金属，被普遍认为不具有耐蚀性能，其耐蚀机理尚不明确。本文采用XRD、SEM和电化学方法对锌镁合金镀层耐蚀机理加以探讨，提出了以下机理：锌镁合金镀层钢板可达纯锌镀层钢板耐蚀性能的6倍，镁单质本身不具有耐蚀性能，MgZn2的形成是锌镁合金镀层相对于纯锌镀层耐蚀性能有较大提高的主要原因；另外，合金的形成可以抑制Zn(OH)2向ZnO的转化，而促进Zn(OH)2向ZnCl2-4Zn(OH)2·H2O和Zn4CO3(OH)6@H2O的转化。ZnO为疏松的N型半导体，在腐蚀溶液中极易脱落，从而暴露基体，不具有防腐蚀的性能，而ZnCl2·4Zn(OH)2·H2O和Zn4C3(OH)6·H2O都是致密的腐蚀产物，不易脱落，且ZnCl2·4Zn(OH)2·H2O具有优良的绝缘性能，因而它们能够牢固的覆盖在基体表面，延缓腐蚀进程。此机理在宏观上表现为锌镁合金镀层腐蚀产物相对于纯锌镀层更加致密，在电化学方式上表现为锌镁合金镀层具有更小的腐蚀电流和更高的极化电阻。 另一方面，由于镁的析出电位极负，用常规的水溶液电镀具有非常大的难度，目前文献报道多为熔融盐电镀，热浸镀，真空镀等方法，其中又以真空蒸镀工艺最为成熟。水溶液电镀具有操作工艺成熟，成本低廉，无需改变原来电镀锌生产线等优点，如能用此方式实现锌镁的共沉积，将有着良好的应用前景。本文尝试选用适当的表面活性剂，使锌和氢的析出电位负移，实现锌镁的共沉积。文章中介绍了三种较为有效的表面活性剂，能够增加阴极极化，制得了镁含量为0.1～0.3％的镀层，但此种程度的镁含量尚不足以形成锌镁合金，并未显示出优越的耐蚀性能。所选用的表面活性剂使锌和氢析出电位负移的能力有限，水溶液电镀法制备锌镁合金镀层尚存在较大难度。 第二部分： 无铅无镉化学镀镍的研究 化学镀镍以其能在各种基体上沉积，镀层厚度均匀，孔隙率低，硬度高，耐磨性、耐腐蚀性和润滑性好等优点，在很多领域得到了广泛的应用。而铅和镉一直作为化学镀镍的稳定剂和光亮剂使用。随着社会的发展，人们的环保意识逐渐加强，进入21世纪，一些环保法规相继出台，如欧盟ELV, RoHS指令等，铅和镉等有害物质的使用受到了限制，为适应环保和相应法规的要求，迫切需要研发一种无铅无镉的化学镀镍新工艺。 文章中介绍了使用两种稳定剂SY-1和SY-2复配来取代铅和镉，取得了良好的效果。经过大量试验，证明该镀液在6MTO后仍保持清澈透明，未有自分解现象的发生，说明其具有良好的稳定性能；另外该镀液也表现出镀速高等优点，完全符合化学镀镍领域的需要。在0～ 6MT0之间镀速为27-21 um/h，镀层磷含量为5.6％～ 9.0％，所得镀层光亮，孔隙率低，硬度高，具有良好的结合力和耐腐蚀性能。该镀液稳定性和镀层性能已达到有铅有镉工艺标准，可以作为含铅镉镀镍液的替代品。 另外文章中还介绍了将磷钼酸喹啉重量法测定磷含量应用于化学镀镍领域，所得镀层磷含量结果与国家标准GB/T 13913-92分光光度法对比相对误差为-1.65％～4.21％，能准确测定磷含量。本文详细阐述了此重量法测定镀镍层磷含量的步骤。该方法可以应用于化学镀镍行业，具有方便，准确度高等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分 钢板上锌镁合金镀层耐蚀机理研究及水溶液电镀锌镁合金镀层可行性试验

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究概况

1.4论文的主要研究内容

第二章 钢板上锌镁合金镀层耐腐蚀机理的研究

2.1试样样品,仪器

2.2锌镁合金镀层表面分析

2.3中性盐雾试验

2.4 5％NACl溶液中腐蚀产物分析

2.5电化学分析

2.6结论

第三章 水溶液电镀·基础电镀锌试验

3.1电镀锌镁合金体系试验

3.2电镀液组成分析

3.3电镀条件

第四章 表面活性剂试验

4.1选择依据及方向

4.2筛选结果

第五章 镀层质量改进尝试

5.1脉冲电镀

5.2高速电镀

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

第二部分 无铅无镉化学镀镍的研究

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究背景、目的和意义

1.3论文的主要研究内容

1.4论文的创新点

第二章 化学镀镍原理及工艺简介

2.1化学镀镍

2.2自催化

2.3化学镀镍理论

2.4化学镀镍工艺组成

2.5影响化学镀镍磷的主要因素

第三章 无铅无镉化学镀镍工艺

3.1稳定剂SY-2浓度对镀速和镀层性能的影响

3.2温度

3.3镀液的组成及工艺条件

3.4镀层分析及性能测试方法

3.5工艺流程

3.6镀液与镀层性能

3.7结论

第四章 Ni-P镀层磷含量的测定方法

4.1重量法

4.2以磷酸二氢钾校准

4.3与国家标准GB／T 13913-92分光光度法进行对比测定

4.4重量法和EDX进行对比测定

4.5结论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢