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机械镀铜及其合金系列新镀层工艺及耐蚀性能研究

王颖  
【摘要】: 机械镀工艺是欧美及日本等发达国家近二三十年来开始进入工业应用的一种新型的绿色表面防护技术,其效率高、成本低、能耗小、工艺简单、环境污染小,在我国仅有十几年的历史,镀层仍以机械镀锌为主。随着科学技术和现代工业的发展,对钢铁材料表面防护性要求越来越高。作为钢铁零件防腐的镀锌层已难以满足高耐蚀等特性的要求。机械镀领域的工作者为寻找综合性能良好的镀层已作了一定的研究工作,目前国内外已有大量的资料文献对机械镀锌合金的研究和应用进行了探讨与研究;对机械镀铜及其合金系列镀层的研究的有关报道无论是国内还是国外都极少,几乎没有工业应用的实例。 近20年的文献资料表明,对机械镀镀层形成机理的研究远远落后于机械镀工艺应用的发展,并且到目前还没有公认的解释,仅对机械镀锌的形成原理有一些探讨。因此,本论文的目的是研发出机械镀铜及其合金系列新镀层的工艺,并对新镀层的耐蚀性、耐蚀机理做初步的探讨。 本论文运用基础物理、基础化学等基础理论知识,借助扫描电镜、X-射线衍射等现代材料检测手段,经过多次检测、观察、试验,分析,研制开发了机械镀镀铜及其合金镀层的新工艺;研制出了适合镀覆铜及其合金系列新镀层的新型的复配沉积促进剂;在钢基上获得了不同配比的铜、铜-锌、铜-锌-铝、铜-锰、铜-锰-铝合金镀层,各镀层的附着强度良好。同时对镀覆成功的新镀层进行全浸试验,比较各镀层的耐蚀性能,试验证明铜及其合金系列新镀层的耐蚀性都比较好,并且均好于机械镀锌层,是机械镀锌层耐蚀性的几倍到几十倍;合金系列新镀层的耐蚀性均随着铜的加入量的增加而提高,表现出了一定的规律性;铜合金系列镀层的耐蚀性都不及铜镀层。运用电子扫描电镜观察镀层表面组织形貌,发现机械镀铜-锰镀层表面总体表面状况比机械镀锌及其他类型的合金镀层都要好。通过X-射线衍射分析机械镀镀铜合金系列镀层经氯化钠溶液腐蚀后的腐蚀产物的成分及其存在形态,由衍射结果可以看出,当镀层在氯化钠溶液中的腐蚀产物为非晶体时耐蚀性较好;初步探讨了镀层的耐蚀机理。 本论文的研究工作对促进机械镀工艺的广泛推广及应用,探索更加耐蚀的机械镀铜及其合金镀层种类,扩大机械镀层的应用范围具有实际意义。


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