电沉积Zn-Fe-SiO复合电镀液的稳定性研究

摘要

本课题组已经在硫酸盐体系下得到了Zn-Fe-SiO2复合镀层，该镀层的耐蚀性和其它综合性能优良。但在扩大试验中，镀液不稳定是其最大的问题。本论文的目的旨在保持该镀液的稳定性，以得到性能优良的镀层。研究方法如下：试验不同的阳极，考察镀层、镀液中成分的变化情况，从而得出最适宜的阳极。在应用这种阳极体系情况下，分析镀液的稳定性；同时对影响电镀液稳定性的因素，如主盐浓度比、pH值、电流密度、Fe3+、杂质等进行研究。并从理论上分析保持镀液稳定性的可能性。得到的主要结果如下： 1.使用所有被实验的阳极，镀层中SiO2含量均在0.4％～0.6％之间变化。使用锌、石墨两种单阳极和锌铁联合阳极、锌石墨联合阳极，镀层中铁含量均在8％～10％之间变化。用铁阳极时，镀层中铁含量在9％～16％之间变化。当使用锌阳极时，镀液中Zn2+浓度从9.3g/L上升到11.6g/L;Fe2+的浓度从6.1g/L降到5.5g/L。铁阳极，镀液中Zn2+浓度从9.3g/L降到7.7g/L;Fe2+的浓度从6.1g/L升到8.4g/L。石墨阳极，镀液中Zn2+浓度从9.3g/L降到7.8g/L；Fe2+的浓度从6.1g/L降到5.4g/L。锌石墨联合阳极，镀液中Zn2+浓度从10.4g/L上升到11g/L；Fe2+的浓度从5.5g/L降到4.8g/L。锌铁联合阳极，镀液中Zn2+浓度从10.5g/L上升到11.1g/L；Fe2+的浓度从6.5g/L升到7.6g/L。 2.当Fe2+/Zn2+浓度比保持在为0.75～1.2之间，镀层中铁含量在7.5％～9.0％之间变化；镀层中SiO2含量均在0.4％～0.6％之间变化。电流密度在3.3A/dm2到3.9A/dm2之间时，镀层中铁含量在9.1％～9.7％之间变化；镀层中SiO2含量在0.4％～0.6％之间变化。 3.随着时间的延长，镀液中Zn2+浓度从8.0g/L降到7.6g/L；Fe2+的浓度从6.1g/L升到7.0g/L。镀液中柠檬酸的浓度从40.6g/L降到37.5g/L；硫酸铝的浓度从9.8g/L降到9.5g/L。镀层中铁含量在8.2％～9.8％之间变化；镀层中SiO2含量在0.4％～0.6％之间变化。pH值在2.5～3.0之间变化。镀层外观良好。 4.当抗坏血酸的浓度为2～2.5g/L时，镀层的外观良好，镀液的恢复能力很好。比较了用铁粉和锌粉处理镀液中的Fe3+的方法，得出用锌粉处理较好。 5.当Cu2+浓度大于50mg/L时，镀层外观变差。可用锌粉除掉镀液中的Cu2+。镀液中Fe3+的浓度大于0.6g/L时，镀层外观粗糙、有毛刺。 6.绘制了锌阳极和铁阳极的阳极极化曲线，得到锌阳极在镀液中没有钝化电流密度，铁阳极的钝化电流密度为30.1A/dm2。分析了锌、铁阳极在酸性条件下的自溶解过程，要减缓阳极的自溶解速度，须用纯度很高的阳极材料。 7.从理论上分析了采用最适宜阳极体系能保持主盐离子平衡的可能性。最后，通过以上的研究，得到了最适宜的阳极体系，提出了维护Zn-Fe-SiO2复合电镀液稳定性的方案。

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1概述

1.2锌基镀层耐蚀性

1.3电镀液稳定性的研究现状

1.4本项研究的意义、难点及主要内容

第二章镀液稳定性的基本原理

2.1概述

2.2金属的阳极过程概述

2.3电镀液的物料平衡

2.4电镀时的电压平衡

2.5双极性现象

2.6本章小结

第三章电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层的阳极选择

3.1概述

3.2试验研究方法

3.3阳极的选择

3.4阴阳极面积比对镀层成分的影响

3.5阴阳极距离对镀层成分的影响

3.6本章小结

第四章电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层的稳定性研究

4.1概述

4.2镀液成分测定

4.3主盐浓度比的影响

4.4镀液成分对镀液稳定性的影响

4.5工艺条件对镀液稳定性的影响

4.6杂质对镀液稳定性的影响

4.7保持镀液稳定性的方案

第五章保持电镀液稳定性的机理分析

5.1概述

5.2钝化电流密度的确定

5.3锌、铁阳极自溶解机理的分析

5.4阳极体系保持离子平衡的机理分析

5.5本章小结

第六章结论

致谢

参考文献

附录A 攻读学位期间发表论文目录、所从事科研项目

附录B 本论文的图表清单