脉冲电镀锌镁合金工艺及性能

《脉冲电镀锌镁合金工艺及性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、脉冲电镀锌镁合金工艺及性能第一章绪论1.1引言锌是仅次于铁、铝及铜的第四常见金属。锌在地壳中的含量非常丰富，一般以锌化合物的形式存在，如闪锌矿和菱锌矿。锌资源丰富，因此锌的价格较为低廉。锌的化学性质较活泼，在常温的空气中，表面能生成一层薄且致密的碱式碳酸锌膜，可阻止锌的进一步氧化。锌的电极电位比铁更负，对钢铁基体来说，锌镀层是阳极性的镀层，对钢铁零部件起到阳极保护作用。..1.2电镀锌及锌基合金的研究现状锌及锌合金镀层具有很多优异的性能，如良好的耐蚀性和氢脆性，因此受到了广泛的运用。锌及锌合金镀层还有纳米化和多层化的趋势。最常见的锌合金镀层有锌铁、锌镍、锌钴合金。最近，由于锌镁合金

2、比纯锌高得出的耐腐蚀性能而受到广泛的关注。1.2.1纯锌纯锌电镀工艺由来已久，是冷轧钢板常用的电镀工艺。锌的标准电极电位相对较负(E0=-0.76V)，所以对材料有很好的阳极保护作用[1]。镀纯锌具有优良的抗大气腐蚀性能，在常温下镀层表面易生成ZnO或Zn(OH)2ZnCO3等，形成致密而黏附性很好的保护膜，可防止其进一步氧化[2]。镀锌溶液有两种：酸性和碱性溶液。酸性溶液分三种：硫酸盐溶液、氯化物溶液、硫酸盐与氯化物混合溶液。酸性硫酸盐镀锌的最大优点是镀液导电性好，可以使用大的电流密度；但其分散能力差，主要用于线材、板材和带材的电镀[3]。以上几种溶液中，氯化物溶液最常用，因为其

3、具有高导电性、低成本和无污染的优点[4]。碱性溶液使用较多的是锌酸盐溶液，采用NaOH做为络合物和导电盐，加入有机添加剂增大阴极极化。碱性锌酸盐镀锌最大的缺点是锌碱比控制难度大，且对杂质敏感，使得镀层脆性增加，易于泛黄。近几年研究较多的是脉冲电镀纳米纯锌。对比直流电镀，脉冲电镀可以细化晶粒、利于控制表面形貌和择优取向的优点。KhSaber等人[5]用聚丙烯酰胺和硫脲作为添加剂镀出了56nm的锌镀层，当波峰电流密度达到2A/cm2时，锌镀层的择优取向有所改变，其显微硬度增大了8倍。Kh.M.SYoussef[6]等人也用相同的方法和参数镀出了纳米级的锌镀层，并在0.5NNaOH的溶液

4、中研究了其Tafel曲线，得出其腐蚀速度比无镀层钢铁减小了60%。M.Mouanga[7]等研究了在氯化物盐镀液中添加剂香豆素的脉冲电镀，总结出了不同正向密度pI大小对晶粒度和晶体择优取向的影响。在不含添加剂香豆素时，随着pI的增大，晶粒变得越来越细，晶体的择优取向从(103)变为(002)。加入添加剂香豆素时，随着pI的增大，晶体的择优取向从(002)变成(103)。在3.5%的NaCl溶液中研究镀层的腐蚀性能，电流密度的增强了镀层的耐蚀性，但香豆素的存在对腐蚀性能无影响。然而，在之前的研究中[8]，在直流电镀中，香豆素的加入使得镀层的耐蚀性提高。因此，相同的添加剂在脉冲电镀和直

5、流电镀的影响不同。第二章单向脉冲电镀Zn-Mg合金的制备2.1引言AragaK[34]等在有添加剂的情况下，在硫酸盐溶液中制备出一定镁含量的Zn-Mg合金镀层，然而，直流电镀的锌镁合金镀层镁含量较低，气孔较为严重，脉冲电镀作为一种新工艺，广泛应用与电沉积锌基合金。本章探讨在原有直流电镀镀液的条件下，采用脉冲电镀的方法制备Zn-Mg合金镀层。脉冲电流的各参数对电沉积过程有不同影响，本章设定脉冲的频率125，在不同的占空比条件下进行电沉积。..2.2化学试剂及原材料2.2.1化学试剂及原材料整个试验过程中，所使用的试剂药品包括七水硫酸锌（ZnSO4•7H2O）、七水硫酸镁（M

6、gSO4•7H2O、H2SO4）、浓硫酸（H2SO）、聚乙二醇20000（PEG20000）、苄基二甲基十八烷基氯化铵水合物（OC）、(NH4)2SO4、羟基乙二叉二磷酸（HEDP）、酒石酸、硫酸铵(NH4)2SO4，具体见表2-1。表2-2列出了实验用的基板和制作样品过程中用到的耗材。基板由宝钢股份有限公司提供的冷轧低碳钢板。石墨阳极外用白色粗布包裹，以防电镀过程中石墨碎屑进入镀液。聚四氟乙烯用于制作电镀模具。水磨砂纸用于基板电镀前打磨。树脂与固化剂用于封样，电烙铁和焊料用于导线与基板的焊接。石蜡用于电化学工作站测试时封样。电吹风用于镀层的风干。烧杯用于装载镀液。本文研

7、究内容为脉冲电镀锌镁合金，所用用NF多功能数字电源提供脉冲电流，脉冲参数可自行设置，同时，该电源还可以设置各种波形，提供的电流稳定准确。艾科浦超纯净水机用于制造超纯水，用于镀液的配制和仪器的洗涤。..第三章双向脉冲电镀Zn-Mg合金的制备.........313.1引言.........313.2负向电流对表面质量及其电流参数的影响.........313.2.1电沉积配方与脉冲参数.........313.2.2镀层的形貌及晶体结构.........333.3镀液改