电刷镀光亮铬的研究

论文摘要

铬镀层具有高硬度、高耐磨性、和优良的综合性能,已在工业上得到了广泛的应用,而镀铬层部分破坏后,修复成了一大难题,特别是对于体积大、结构复杂的设备,其修复难度更大。对铬镀层的修复,刷镀铬就有极大的优势,刷镀铬可以现场操作,不需镀槽,工作灵活,但是刷镀铬的沉积机理复杂,电流效率低,沉积速度慢,镀层颜色灰暗,极大的限制了刷镀铬的应用。通过多年的研究,刷镀铬至今只有湖北某研究所一家的专利成果,而该配方镀层灰暗,铬酐浓度高,工作可操作性差,限制了这一成果的推广,因此刷镀铬的研究仅处于起步阶段,镀铬液配方,刷镀添加剂和刷镀铬机理研究成为刷镀铬研究的瓶颈。针对以上问题,本文利用正交试验法,通过对各种添加剂的筛选和研究,成功试验出一种电流效率高,沉积速度快,镀层光亮性好的镀液配方;利用SEM、XRD、EDS等手段分析了刷镀铬镀层的组织形貌、镀层结构和元素组成;通过高精度硬度计,耐磨实验机,恒电位仪等分析手段测算了该配方刷镀铬镀层硬度、耐磨性、耐腐蚀性和结合力,并与湖北某研究所专利及标准槽镀铬镀层性能作对比。除此之外,本文还初探了刷镀铬原理,并对阴阳极相对运动对电沉积的影响进行了分析说明,为进一步深入研究刷镀机理提供参考,为刷镀铬的应用推广提供技术支持。结果表明:1.本文研究的刷镀铬配方刷镀时电流效率高达(46%),沉积速度达(1285mg╱h),光亮度为(95分),镀液铬酐浓度低,其浓度是湖北某研究所专利配方的1/2～1/3,工艺范围宽,可在20～80℃下工作。2.该刷镀铬镀层表面平整,结晶细致;其结构为体心立方,含有铬的单相,镀层中除铬以外还含有碳、氧、锰等杂质元素。3.通过对镀层作性能试验,发现本配方刷镀铬具有高硬度、高耐磨性、高防腐蚀性能,镀层结合力良好的优点,其性能已超过市场上专利产品和标准槽镀铬,因此具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电刷镀技术概况
• 1.2.1 电刷镀技术发展概况
• 1.2.2 电刷镀技术基本原理
• 1.2.3 电刷镀技术特点
• 1.2.4 刷镀层形成过程
• 1.2.5 刷镀主要技术参数
• 1.3 铬镀层的性能
• 1.3.1 铬镀层的性质
• 1.3.2 镀铬层的主要优点
• 1.3.3 镀铬层的结构与性能
• 1.3.4 镀铬溶液组成及工艺特点
• 1.4 电刷镀铬研究现状
• 1.5 本课题研究的主要目的、内容和目标
• 2 试验方案设计及试验技术路线
• 2.1 试验方案设想
• 2.1.1 提高电流效率和沉积速度的设想
• 2.1.2 提高光亮度和整平性的设想
• 2.1.3 提高镀层整体性能的设想
• 2.2 配方初选试验方案设计
• 2.2.1 主盐浓度设计
• 2.2.2 外来阴离子设计
• 2.2.3 添加剂选取设计
• 2.3 配方筛选试验方案设计
• 2.4 试验技术路线
• 3 试验材料及方法
• 3.1 试验用材料
• 3.1.1 施镀基底材料
• 3.1.2 试验装置
• 3.1.3 试验试剂
• 3.1.4 试验设备
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 基体材料前处理
• 3.2.2 施镀工艺流程
• 3.2.3 镀铬层性能检验
• 3.2.4 镀液性能检测
• 4 试验结果与分析
• 4.1 刷镀铬单一添加剂试验
• 4.2 有机与无机阴离子添加剂对镀铬质量影响与分析
• 4.2.1 单一添加剂作用规律初探
• 4.3 复合添加剂试验
• 4.3.1 双组分复合添加剂试验
• 4.3.2 三组分复合添加剂试验
• 4.3.3 配方对比
• 4.4 正交试验各因素对刷镀铬指标影响分析
• 4.4.1 电流密度对刷镀铬电流效率、沉积速度、光亮度的影响
• 4.4.2 铬酐浓度对刷镀铬电流效率、沉积速度、光亮度的影响
• 4.4.3 添加剂对刷镀铬电流效率、沉积速度、光亮度的影响
• 4.4.4 温度对刷镀铬电流效率、沉积速度、光亮度的影响
• 4.5 K-3型刷镀铬高效添加剂作用机理研究
• 4.5.1 碘化钾作用机理分析
• 4.5.2 三氯乙酸作用机理分析
• 4.5.3 添加剂复配作用原理分析
• 4.6 本章小结
• 5 电刷镀铬组织与性能分析
• 5.1 刷镀铬层组织分析
• 5.2 镀层结构分析
• 5.3 镀层元素分析
• 5.4 镀层硬度分析
• 5.5 刷镀铬层耐磨性能分析
• 5.6 刷镀铬层耐腐蚀性分析
• 5.6.1 镀层孔隙率
• 5.6.2 刷镀铬层腐蚀速度测算
• 5.7 镀层结合力分析
• 5.8 本章小结
• 6 刷镀铬机理探讨
• 6.1 刷镀铬基本原理
• 6.1.1 铬酐在水溶液中的水解与电离
• 6.1.2 刷镀铬主要反应步骤
• 6.1.3 阴极胶体膜与阴离子的作用
• 6.2 阴阳极相对运动影响分析
• 6.2.1 阴阳极相对运动对铬沉积的影响
• 6.2.2 阴阳极相对运动对氢气析出和逃逸的影响
• 6.2.3 阴阳极相对运动对电沉积反应步骤的影响
• 6.2.4 阴阳极相对运动对铬层质量的影响
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 7.2.1 电刷镀铬基复合镀层的可行性
• 7.2.2 电刷镀铬基复合镀层预试验及结果
• 7.2.3 电刷镀铬基纳米复合镀层展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在学校期间撰写及发表的论文
• 作者在学校期间申请的专利