锌—铝机械镀过程铝粉活化作用的研究

论文摘要

机械镀作为一种新发展起来的表面工程技术,效率高、成本低、能耗小、工艺简单、环境污染小,是一种清洁生产技术和绿色制造技术。机械镀锌的工业应用已经非常广泛,由于机械镀锌工艺镀覆的镀层比较单一,且纯锌镀层的耐蚀性也不及一些合金镀层,因此,为满足工业生产中对各种不同镀层的需求,改善机械镀层的各种性能,提高机械镀层的耐蚀性,开发新型的金属镀层及合金化镀层,是机械镀新的研究方向。在此基础上,本论文重点研究机械镀锌基铝合金镀层形层过程中铝粉活化工艺,试图对机械镀锌基铝合金的形层过程进行优化,以期提高镀层质量。本论文主要通过分析机械镀中金属微粉的活化和锌铝共同沉积的规律；采用模拟实验和实镀过程取样观察分析机械镀过程中铝粉的活化规律；通过正交实验确定了铝粉的活化剂用量,制取了机械镀锌基铝合金镀样,并对镀层进行了盐水全浸腐蚀实验、电化学腐蚀实验等测定从而确定不同含铝量镀层的耐化学及电化学腐蚀性能；通过试样镀层的孔隙率、密度、外观评价,测定各镀层的物理性能；同时利用体视显微镜、荧光光谱仪、x射线衍射仪观察分析机械镀锌基铝合金镀层的表面形貌、镀层物相特征、元素分布及含量。从中分析添加合金成分铝对机械镀锌基无结晶镀层的作用机理。由各组实验和检测结果表明：在机械镀过程中,对锌、铝粉进行异步活化,同步沉积是可行的；采用F酸活化铝粉效果明显；比起纯锌镀层而言,锌铝镀层具有更强的耐化学腐蚀和电化学腐蚀性能；锌铝合金镀层的外观较纯锌镀层更光亮平整；由镀层成分分析和物相分析可知,铝在镀层中存在于2theta等于144.631°位置；当加入量为1.0%时,测出铝元素相对含量为0.6229%；镀层中铝、锌以单质形成存在,无新相形成,不存在新的结晶行为。机械镀锌基铝合金镀层具有较好的物理和化学特性,铝在镀层形成过程中所起的作用机理主要有：铝主要在镀层的表面沉积,铝本身具有很强的耐腐蚀性能,在许多介质中很稳定,铝能在表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜,对金属基体具有很好的保护性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 腐蚀及防腐蚀的意义
• 1.2 锌铝涂镀技术的应用
• 1.2.1 金属锌及其特性
• 1.2.2 金属铝及其特性
• 1.3 机械镀锌铝合金的国内外研究现状
• 1.4 机械镀在国内外的应用
• 1.5 机械镀工艺
• 1.5.1 锡盐沉积工艺
• 1.5.2 少锡盐沉积工艺
• 1.6 课题来源及研究意义
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 研究意义
• 1.7 本课题的研究内容、目的及技术路线
• 1.7.1 本课题的研究内容及目的
• 1.7.2 本课题研究的技术路线
• 第二章 机械镀过程中锌、铝粉活化沉积原理研究
• 2.1 试验方案的拟定
• 2.2 实验用工件的选定
• 2.3 实验用原料金属微粉的选定
• 2.3.1 Zn粉
• 2.3.2 Al粉
• 2.4 金属铝粉的活化过程分析
• 2.4.1 实验所用物品
• 2.4.2 实验操作及现象
• 2.4.3 试验结果分析
• 2.5 机械镀Zn-Al合金试验
• 2.5.1 机械镀Zn-Al合金工艺的确定
• 2.5.2 配料的计算
• 第三章 镀层性能检测方法
• 3.1 镀层外观
• 3.2 镀层孔隙率
• 3.2.1 试验的原理
• 3.2.2 试验的方法
• 3.2.3 试液的成分与制取
• 3.2.4 试验结果与评定
• 3.3 镀层密度
• 3.4 镀层结合强度定性的测量-划格法试验
• 3.5 全浸腐蚀实验
• 3.6 电化学腐蚀实验
• 3.6.1 实验原理
• 3.6.2 检测方法
• 3.7 镀层的成分、物相及含量检测
• 第四章 镀层性能检测结果与分析
• 4.1 镀层检测结果与分析
• 4.1.1 镀层的外观检测结果与分析
• 4.1.2 镀层孔隙率检测结果与分析
• 4.1.3 镀层密度检测结果与分析
• 4.1.4 镀层结合强度试验结果与评价
• 4.1.5 镀层全浸腐蚀实验检测结果与分析
• 4.1.6 镀层电化学检测结果与分析
• 4.1.7 镀层成分检测结果与分析
• 4.1.8 镀层物相检测结果与分析
• 4.2 小结
• 第五章 机械镀锌铝合金铝粉作用影响研究
• 5.1 机械镀铝粉活化特性分析
• 5.2 锌铝合金镀层耐蚀机理分析
• 5.2.1 物理屏蔽
• 5.2.2 牺牲阳极保护
• 5.2.3 自修复作用
• 5.3 镀层的腐蚀行为
• 5.3.1 镀层的电化学腐蚀行为
• 5.3.2 镀层的化学腐蚀行为
• 5.3.3 化学防护特性
• 5.4 机械镀锌铝合金成本分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 作者在攻读学位期间发表的学术论文
• 附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目