脉冲电镀Zn-Fe合金

论文摘要

锌铁合金具有高的耐蚀性、低氢脆性、可焊性和机械加工性等优良特性,极具发展前景。本文研究了镀液的性能,镀层的沉积机理及各工艺参数对镀层性能的影响,并对钝化前后的锌铁合金镀层进行了耐蚀性能、镀层的成分和微观结构研究。结果表明:镀层中铁含量随占空比及平均电流密度的增大均减少,随频率的增大先减少后增加:随镀液中氯化钾、柠檬酸钠以及硼酸含量的增加均先增加后减小,随镀液中氯化锌含量的增加而减小,随氯化亚铁含量的增加而增加。电沉积过程受电化学极化控制,存在电活性的吸附态中间产物;电沉积具有三维成核生长的特点。锌铁合金镀层的耐蚀性随占空比、频率的增大而降低,随平均电流密度的增大呈先增强后降低趋势:随镀液中氯化钾、氯化亚铁含量的增加而增强,随氯化锌含量的增加而降低,随柠檬酸钠和硼酸含量的增加呈先增强后降低趋势。脉冲电镀得到的镀层耐蚀性比直流好;经过钝化处理的镀层耐蚀性显著提高,在钝化的过程中,铬参与了钝化膜的形成。三种钝化效果比较而言,黑色钝化后镀层的耐蚀性最好,彩色钝化次之,蓝白色钝化最差。锌铁合金镀层中合金相结构为Fe4Zn9,采用脉冲电镀不能改变合金相结构,钝化以后合金相结构也未发生变化;脉冲电镀比直流电镀所获的合金镀层平滑均匀。优选的电镀液配方和工艺条件为:氯化钾170～180 g/L,氯化锌70～80 g/L,氯化亚铁7～8 g/L,柠檬酸钠13～17 g/L,硼酸14-18 g/L,SF-522柔软剂25～35mL/L,SF-522光亮剂1～2mL/L;占空比30%,频率125Hz,平均电流密度1.6A/dm2,pH值4.0～4.8,阳极板为锌板,在室温下施镀。可得到合金镀层含铁量在0.14～0.15%范围内,具有良好外观和耐蚀性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 脉冲合金电镀的发展概况
• 1.1.1 脉冲电镀的发展
• 1.1.2 锌基合金电镀发展概况
• 1.1.3 Zn-Fe合金电镀工艺概况
• 1.2 脉冲电镀的优势
• 1.3 脉冲电镀的原理
• 1.4 霍尔槽试验方法
• 1.5 交流阻抗及循环伏安原理
• 1.5.1 交流阻抗
• 1.5.2 循环伏安
• 1.6 镀液以及合金镀层性能表征方法
• 1.7 本课题研究内容
• 第二章 Zn-Fe合金脉冲电镀工艺研究
• 2.1 试验方法及设备
• 2.1.1 镀液组成
• 2.1.2 Zn-Fe合金脉冲电镀及钝化工艺流程
• 2.1.3 实验设备
• 2.2 镀液性能测试
• 2.2.1 镀液分散能力测定
• 2.2.2 镀液覆盖能力的测定
• 2.3 镀层中铁含量的测定
• 2.3.1 试剂及主要仪器
• 2.3.2 分析方法
• 2.4 试验结果讨论
• 2.4.1 霍尔槽实验探讨最佳脉冲参数
• 2.4.2 霍尔槽实验探讨最佳镀液成分含量
• 2.4.3 镀液分散能力和覆盖能力测定结果
• 2.4.4 镀层中铁含量分析
• 2.4.5 镀液交流阻抗分析
• 2.4.6 镀液的极化曲线分析
• 2.4.7 镀液的循环伏安曲线分析
• 第三章 脉冲Zn-Fe合金镀层结构及耐蚀性
• 3.1 镀层耐蚀性的判定方法
• 3.2 实验结果分析与讨论
• 3.2.1 脉冲参数对镀层耐蚀性影响的分析
• 3.2.2 镀液成分含量对镀层耐蚀性影响的分析
• 3.2.3 自腐蚀电流的比较
• 3.2.4 合金镀层的成分分析
• 3.2.5 合金镀层的表面形貌
• 第四章 脉冲Zn-Fe合金镀层钝化研究
• 4.1 钝化工艺
• 4.1.1 钝化原理
• 4.1.2 钝化液及工艺
• 4.1.3 试验方法
• 4.1.4 钝化后镀层性能研究
• 4.2 试验结果分析与讨论
• 4.2.1 钝化膜的微观形貌
• 4.2.2 锌铁合金钝化后镀层结构分析
• 4.2.3 钝化镀层腐蚀后的形貌
• 4.2.4 钝化后镀层自腐蚀电流分析
• 4.2.5 盐水浸泡实验结果分析
• 4.3 钝化膜的形成机理
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢