碱性锌酸盐锌镍合金电镀工艺及机理研究

论文摘要

锌镍合金是一种新型防护性镀层,具有极高的耐蚀性和优良的机械性能,极具有发展前景。本文优选出碱性锌酸盐锌镍合金镀液的添加剂,并通过正交实验优化了锌镍合金电镀工艺参数与镀液配方,系统地研究了电沉积锌镍合金的工艺条件。重点探讨了阴极电流密度、温度和镀液成分含量对锌镍合金镀层中镍含量的影响规律。采用x射线衍射仪、扫描电镜和分光光度计等分析仪器和手段,对锌镍合金镀层的成分、微观形貌、相结构和腐蚀产物进行分析和研究。采用动电位扫描法研究了锌镍合金共沉积电化学行为,并结合交流阻抗谱分析探讨了锌镍合金共沉积类型和机理。采用了电化学极化曲线、盐水浸泡法和中性盐雾实验法对锌镍合金镀层的耐蚀性进行了研究。结果表明:（1）在ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO4·6H2O 8g/L;络合剂ZNA 40mL/L;酒石酸钾钠40g/L;光亮剂6mL/L; T=25℃; Dk=2.5A/dm2下,可获得镍含量为12～14wt.%的锌镍合金镀层。（2）锌镍合金镀层中的镍含量与合金镀液组成及工艺条件有关,其中镀液中锌镍离子浓度比对镀层的镍含量影响最大。（3）在合金电镀过程中,锌离子的存在和析出,会在阴极表面形成中间产物吸附膜,使镍的还原受阻,所以锌镍合金共沉积表现为异常共沉积。（4）镍含量不同,相组成不同,耐蚀性也不同。镍含量<10%的锌镍合金镀层是δ+η相;10-14%主要是δ+x相;14-18%是γ+δ相;>18%是γ+δ+α相。耐蚀性总体表现为δ+x相优于δ+η相、γ+δ相优于γ+δ+α相。（5）锌镍合金镀层在腐蚀过程中,由于NiO的存在,使Zn（OH）2转化为ZnO的过程受阻,提高了合金镀层的耐蚀性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 合金电镀概述
• 1.1.1 合金电镀的发展
• 1.1.2 合金电镀共沉积理论
• 1.1.3 合金电镀的类型
• 1.2 锌镍合金概述
• 1.2.1 锌镍合金电镀的发展
• 1.2.2 锌镍合金电镀种类
• 1.2.3 锌镍合金共沉积机理
• 1.3 碱性锌酸盐锌镍合金电镀概述
• 1.4 研究目标
• 1.5 实验方案
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料、药品、设备
• 2.2 实验装置
• 2.3 电镀工艺过程
• 2.3.1 镀液基本配方
• 2.3.2 镀液的配制
• 2.3.3 试样处理
• 2.4 镀液的性能测试
• 2.4.1 镀液稳定性测试
• 2.4.2 镀液成分分析
• 2.4.3 赫尔槽实验
• 2.4.4 镀液阴极极化曲线测定
• 2.4.5 镀液循环伏安曲线测定
• 2.4.6 电镀过程交流阻抗的测试
• 2.5 镀层性能测试
• 2.5.1 镀层镍含量的分析
• 2.5.2 镀层厚度测试
• 2.5.3 镀层微观形貌和相结构测试
• 2.5.4 镀层自腐蚀电位测量
• 2.5.5 镀层盐水浸泡实验测试
• 2.5.6 镀层盐雾实验测试
• 2.5.7 镀层腐蚀交流阻抗实验
• 第三章 锌镍合金电镀工艺研究
• 3.1 络合剂选择
• 3.2 光亮剂选择
• 3.3 工艺参数的正交实验结果
• 3.4 锌镍合金电镀的最佳工艺条件
• 3.5 镀液中各成分对镀层镍含量的影响
• 3.5.1 锌镍离子总浓度对镀层镍含量的影响
• 3.5.2 锌镍离子比对镀层镍含量的影响
• 3.5.3 镍离子浓度对镀层镍含量的影响
• 3.5.4 络合剂ZNA 对镀层镍含量的影响
• 3.5.5 光亮剂对镀层镍含量的影响
• 3.6 工艺参数对合金镍含量的影响
• 3.6.1 电流密度对镀层镍含量的影响
• 3.6.2 温度对镀层镍含量的影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 锌镍合金电沉积电化学行为研究
• 4.1 镀液组成对锌镍合金电沉积电化学行为的影响
• 4.1.1 锌、镍离子浓度比对锌镍合金电沉积电化学行为的影响
• 4.1.2 镍离子浓度对锌镍合金电沉积电化学行为的影响
• 4.1.3 络合剂对锌镍合金电沉积电化学行为的影响
• 4.1.4 光亮剂对锌镍合金电沉积电化学行为的影响
• 4.2 锌镍合金异常共沉积研究
• 4.2.1 锌、镍单独沉积和锌镍合金的极化曲线
• 4.2.2 锌、镍离子的析出电位
• 4.2.3 镀层横截面元素扫描
• 4.3 锌镍合金共沉积反应过程研究
• 4.3.1 锌离子沉积的交流阻抗行为
• 4.3.2 镍离子沉积的交流阻抗行为
• 4.3.3 锌镍合金共沉积交流阻抗行为
• 4.4 本章小结
• 第五章 锌镍合金镀层耐蚀性研究
• 5.1 锌镍合金镀层耐蚀性实验结果
• 5.1.1 浸泡实验结果
• 5.1.2 盐雾实验结果
• 5.1.3 自腐蚀电位测试结果
• 5.2 锌镍合金镀层的相组织结构
• 5.3 锌镍合金镀层腐蚀机理
• 5.3.1 锌镍合金镀层阳极极化
• 5.3.2 腐蚀产物分析
• 5.3.3 腐蚀机理的交流阻抗实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢