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《北京化工大学》 2010年
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不锈钢电镀Cr-Pd合金膜的工艺、结构及耐蚀性能研究

徐亮  
【摘要】: 本文主要开发了一种新型Cr-Pd膜合金电镀工艺,通过正交试验等方法确定了镀液配方中的主盐的络合剂、缓冲剂、阳极去极化剂、润湿剂等的选择和用量,利用电镀过程中的电流效率的变化来确定最佳的温度和pH值。最终利用方波脉冲电镀的方法获得组织均一,结构致密的电镀Cr-Pd合金膜。 用Cr-Pd膜合金电镀工艺在不锈钢基体上施镀,。通过电子扫描显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等方法表征了316L不锈钢表面电镀Cr-Pd合金膜的表面形貌以及膜层的组成与结构。并对电镀Cr-Pd合金膜后的316L不锈钢试样在沸腾的20%H2SO4溶液以及甲乙混合酸中的耐蚀性进行了系统的测试;最后对电镀Cr-Pd合金膜提高耐蚀性的原因进行了探讨。 通过电镜照片可以看出,当镀液中Pd2+浓度较低时,膜层的晶粒较大,同时表面存在细微的裂纹,随着Pd2+浓度的增大,膜层的晶粒逐渐变小,同时裂纹也逐渐消失,说明膜层中Pd元素的增加可以细化晶粒。XRD分析结果可知:Cr和Pd元素是以相互夹杂的形式成膜的,Cr元素在Cr(211)面上存在着定向生长的现象,随着膜层中Pd元素含量的增加,Cr(211)面所对应的衍射角逐渐变小,峰位逐渐向左偏移。原因是氢原子在成膜过程中渗入Cr和Pd的晶格之中,从而使二者的晶格常数变大,晶粒度减小。XPS分析结果可知:在Cr-Pd合金膜中,Cr元素的存在形式为Cr(OH)3、Cr单质和Cr2O3, Pd元素的存在形式为单质Pd,其中含有少量的PdO。 采用热震法,百格法和划痕法对膜层的附着力进行了检测,结果表明膜层的附着力优良,通过显微硬度测量表征了膜层的物理性能,结果表明:Cr-Pd合金膜的硬度大约是空白不锈钢和镀钯试样的1.5倍,而且随着膜层中Pd含量的增多,显微硬度逐渐减小。 用失重法、极化曲线及EIS测试研究了其在沸腾的20%H2SO4溶液以及甲乙混合酸中的腐蚀行为。结果表明,Cr-Pd合金镀膜能够显著提高316L不锈钢在非氧化性强腐蚀介质中的耐蚀性,电镀后316L不锈钢在沸腾的20%H2SO4中的腐蚀速率降低了4个数量级以上,基本上与电镀Pd相同。铬-钯合金膜具有高耐蚀性的原因是Pd有着较高的阴极氢交换电流密度和较高的热力学电势,可以促使Cr膜在非氧化性强腐蚀介质中的电位提高,从而形成稳定的钝化膜。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.4

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【引证文献】
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