锌铁合金异常共沉积行为及铈转化膜制备的研究

论文摘要

金属腐蚀给人类社会带来了巨大的经济损失和社会危害,腐蚀与防护关系到整个国计民生与经济的可持续发展。金属腐蚀过程的开始主要发生于金属与环境的界面上,对金属表面进行处理就有可能减缓或者甚至阻止腐蚀的发生,也就使得腐蚀的进一步发展受到相应的影响,从而达到防腐蚀的目的。作为表面技术之一的电镀工艺,是解决金属材料腐蚀问题最有效的方法和手段之一。锌基合金镀层是钢铁防护中最常用的镀层,其防护性能与合金镀层本身的成分、组织、相结构、表面形貌等等都是有关系的,而这些又都是由镀液成分及电镀过程中的电镀条件决定的。利用循环伏安曲线和阳极溶出曲线等方法研究了在简单硫酸盐镀液中制备Zn-Fe合金镀层时[Fe2+]/[Zn2+]、沉积电流、沉积电压、铁族金属离子、稀土离子以及添加剂等成分对合金镀层成分及结构的影响。得出了[Fe2+]/[Zn2+]增大会增加镀层铁含量、沉积电流和沉积电压会影响镀层成分及结构、镀液中的Ce3+可以使获得的合金镀层更均匀等结论。在同时含有Zn2+、Fe2+、Ni2+等主要金属阳离子的合金镀液中得到Zn-Fe-Ni三元合金镀层,并通过扫描电镜对三元合金镀层的表面形貌进行观察分析,通过分析化学方法对镀层的成分进行测定分析,通过XRD测试方法对镀层结构进行分析表征,通过电化学测试方法和浸泡实验对三元合金镀层的抗腐蚀性能进行表征分析。发现一定成分及结构组成的Zn-Fe-Ni三元合金镀层有比Zn-Fe二元合金或Zn-Ni合金镀层更加优异的抗腐蚀性能。锌基镀层最常用的钝化处理方式是铬酸盐钝化,但铬酸盐有毒,对环境及人体有害,随着人们环保意识的增强,铬酸盐钝化处理锌基镀层方法的应用逐渐受到限制,人们转而寻求一种对环境和人体无害的锌基镀层后处理方式,铈转化膜处理作为一种绿色环保的表面处理方法逐渐得到重视和应用。本文通过浸泡成膜方法在Zn-Fe合金镀层表面得到了铈转化膜,通过电化学方法研究了CeCl3浓度、H2O2浓度、浸泡时间等主要因素对铈转化膜防护性能参数的影响,并通过正交实验方法得到了在Zn-Fe合金镀层表面制备铈转化膜的最佳成膜参数:CeCl3浓度10 g/L、H2O2浓度13 mL/L、浸泡时间1h。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 前言
• 1.1 电镀概述
• 1.1.1 电镀概念
• 1.1.2 镀层分类
• 1.1.3 电镀的发展及现状
• 1.2 铁系锌基合金电镀
• 1.2.1 Zn-Fe 合金
• 1.2.2 Zn-Co 合金
• 1.2.3 Zn-Ni 合金
• 1.3 锌镀层后处理工艺
• 1.3.1 铬酸盐钝化工艺
• 1.3.2 钼酸盐钝化
• 1.3.3 硅酸盐钝化
• 1.3.4 稀土钝化
• 1.4 研究内容和意义
• 第二章 锌铁合金阴极异常共沉积行为的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验药品及仪器
• 2.3 实验内容与步骤
• 2+]/[Fe²⁺]对阴极电沉积行为的影响'>2.3.1 [Zn²⁺]/[Fe²⁺]对阴极电沉积行为的影响
• 2.3.2 沉积电压的影响
• 2.3.3 沉积电流的影响
• 2.3.4 铁族金属离子的影响
• 2.3.5 稀土元素离子的影响
• 2.3.6 添加剂的影响
• 2.3.7 络合剂的影响
• 2.4 实验结果与讨论
• 2+]/[Fe²⁺]对阴极电沉积行为的影响'>2.4.1 [Zn²⁺]/[Fe²⁺]对阴极电沉积行为的影响
• 2.4.2 沉积电压的影响
• 2.4.3 沉积电流的影响
• 2.4.4 铁族金属离子的影响
• 2.4.5 稀土元素离子的影响
• 2.4.6 添加剂的影响
• 2.4.7 络合剂的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 锌基三元合金镀层的制备及其性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验药品及仪器
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 合金镀层制备
• 3.3.2 表面形貌观测
• 3.3.3 合金镀层结构分析
• 3.3.4 合金镀层成分分析
• 3.3.5 电化学测量
• 3.3.6 浸泡实验
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 合金镀层表面形貌
• 3.4.2 合金镀层结构分析
• 3.4.3 合金镀层成分的分析
• 3.4.4 电化学行为的测量分析
• 3.4.5 浸泡腐蚀实验结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 锌基镀层铈转化膜的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验药品及仪器
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 镀层制备
• 4.3.2 铈盐浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 2O₂（30%）浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响'>4.3.3 H₂O₂（30%）浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 4.3.4 浸泡时间对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 4.3.5 铈转化膜制备实验正交设计
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 铈盐浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 2O₂（30%）浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响'>4.4.2 H₂O₂（30%）浓度对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 4.4.3 浸泡时间对锌铁合金镀层转化膜性能的影响
• 4.4.4 正交实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文情况
• 个人简历