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水溶液中电沉积Zn-Ni-RE合金镀层的工艺及机理研究

董鹏  
【摘要】: 本文研究了水溶液中电沉积Zn-Ni-RE合金镀层的工艺及其合金共沉积机理,主要包括以下几个方面: 通过250ml Hull槽实验和160ml矩形槽正交实验,确定了Zn-Ni-RE三元合金镀层的电沉积工艺。其工艺条件为:ZnCl_2 15~30g/L、NiCl_2·6H_2O40~70g/L、LaCl_3·7H_2O2~10g/L、NH_4C1 80~120g/L、C_6H_8O_·H_2O 15~25g/L、C_6H_5Na_3O_·2H_2O 25~35g/L、H_3BO_3 25g/L、添加剂适量、pH值2.6~3.3、施镀时间30min、电流密度D_k 2~4A/dm~2、镀液温度15~30℃。 电沉积Zn-Ni-RE合金镀层的工艺研究表明,通过采用不同的工艺条件,可以获得成份不同的合金镀层。主盐浓度是影响Zn-Ni-RE合金镀层镍含量最主要的因素,NiCl_2·6H_2O和LaCl_3·7H_2O的添加有利于提高镀层的镍含量,而ZnCl_2的添加有利于降低镀层的镍含量。LaCl_3·7H_2O的添加有利于提高镀层的稀土含量,NiCl_2·6H_2O与ZnCl_2的添加对稀土含量影响不大。导电盐NH_4Cl的添加有利于提高镀层的镍含量。络合剂C_6H_8O_7·H_2O和C_6H_5Na_3O_7·2H_2O的添加有利于降低镀层的镍含量,但影响比较小;而镀层中稀土的含量都是先增大后降低分别在20g/L和30g/L时出现最大值。温度的提高有利于增加镀层中的镍含量:而降低镀层中稀土含量。pH的提高有利于增加镀层中的镍含量;镀层中稀土的含量先升高后降低,在pH值为2.8时稀土含量最高。电流密度对镀层成份的影响很大,随着电流密度由小变大,镀层中镍的含量升高;而镀层中稀土的含量先升高后降低,在电流密度为3A/dm~2时稀土含量最高。 研究了Zn-Ni-RE合金的耐蚀性,镀层中通过引入稀土元素作为合金元素之一,明显降低了镀层中镍的含量,使镀层中镍的含量仅有2%左右的情况下即达到了同Zn-Ni(13%)合金一样的耐蚀性,这将大大节约成本。 通过对阴极极化的测量,发现Zn-Ni-RE合金的沉积电位明显负于Zn-Ni合金的沉积电位,说明稀土的加入具有增大阴极极化的作用。同时采用分解法对Zn-Ni合金的极化曲线进行了分解证明了Zn-Ni合金共沉积属于异常共沉积。考察了不同稀土添加量对阴极极化的影响,发现当稀土添加到一定量时,其对阴极极化的影响程度逐渐减小。最后对Zn-Ni-RE合金共沉积的机理进行了阐述。 运用稀土转化膜机理对镀层的耐蚀性做了分析,并通过对镀层稳定电位、极化电阻、腐蚀电流的测试及腐蚀产物的分析验证了稀土转化膜理论。


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