三价铬体系超声一脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层的研究

摘要

采用超声-脉冲电沉积技术,以镀层中SiC与Cr的含量和镀层厚度为技术指标,对羧酸盐-尿素体系三价铬超声-脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层工艺及电化学行为进行了研究。　　通过实验研究了不同镀液组成和工艺条件对镀层SiC含量、镀层厚度、表面形貌的影响,确定了电沉积 Cr/SiC复合镀层的最佳配方和工艺条件为: CrCl3·6H2O0.65 mol·L-1，Na3C6H5O70.4mol·L-1，Na2C2O40.32 mol·L-1，CO(NH2)22.05 mol·L-1，CH3COONa0.35 mol·L-1，H3BO30.72 mol·L-1,NaCl2.0 mol·L-1,SiC l.3 mol·L-1,CTAB0.013 mol·L-1,电流密度5.4 A·dm-2,pH2.1,温度36℃,沉积时间65min,脉冲工作比0.35,换向时间4ms,脉冲频率22Hz时,超声频率40kHz,超声功率85W。在此最佳条件下,可以获得厚度为13.83μm、SiC含量为7.2％、硬度为1352.3Hv的Cr/SiC复合镀层。　　利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等分析工具,对 Cr/SiC复合镀层的表面形貌、微观结构和组成进行了研究,结果表明镀层表面均匀平整、晶体微粒为细小球状、无针孔和微裂纹;复合镀层中均含有SiC分散相,复合镀层的基质金属相为单金属铬。磨损和腐蚀实验表明,SiC含量越高的Cr/SiC复合镀层,其耐磨性和耐蚀性越好。　　利用现代电化学研究方法,研究了超声波作用下羧酸盐-尿素体系中三价铬复合电沉积的电化学行为。结果表明单一配合剂和复配剂不仅能使Cr3+两步放电电位均负移,还能增大析氢电位;同时各配合剂之间还存在协同作用。超声波作用能使得铬Cr3+两步放电电位均正移90mV,这有利于提高Cr3+电沉积速度,从而获得镀层较厚的Cr/SiC复合镀层。但同时超声波作用也使得 H+析出电位正移,这又不利于Cr3+的还原,因此,要适当控制超声波的功率。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 复合镀层概述

1.3 复合镀层工艺

1.4 脉冲电沉积复合镀层技术

1.5 铬基复合镀层的研究

1.6 本文研究的主要内容和意义

第二章 实验方法和装置

2.1 实验试剂及仪器

2.2 镀液配方及工艺参数

2.3 实验装置

2.4 镀层性能的测试

第三章 三价铬超声-脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层及其性能的研究

3.1 引言

3.2 镀液组成及工艺条件对SiC含量和镀层厚度的影响

3.3 工艺条件对Cr/SiC复合镀层微观结构与表面形貌的影响

3.4 Cr/SiC复合镀层的性能

3.5 本章小结

第四章 三价铬超声-脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层的电化学行为研究

4.1 引言

4.2 超声波作用下配合剂对三价铬电沉积的影响

4.3 超声波作用下SiC粒子对三价铬电沉积的影响

4.4 超声波作用下配合剂对析氢电位的影响

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间公开发表的论文及其其他成果

致谢