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1、 I摘摘 要要 锌镍合金是一种新型防护性镀层，具有极高的耐蚀性和优良的机械性能，极具有发展前景。本文优选出碱性锌酸盐锌镍合金镀液的添加剂，并通过正交实验优化了锌镍合金电镀工艺参数与镀液配方，系统地研究了电沉积锌镍合金的工艺条件。重点探讨了阴极电流密度、温度和镀液成分含量对锌镍合金镀层中镍含量的影响规律。采用 x 射线衍射仪、扫描电镜和分光光度计等分析仪器和手段，对锌镍合金镀层的成分、微观形貌、相结构和腐蚀产物进行分析和研究。采用动电位扫描法研究了锌镍合金共沉积电化学行为，并结合交流阻抗谱分析探讨了锌镍合金共沉积类型和机理。采用了电化学极化曲线、盐水浸泡法和中性盐雾实验法对锌镍合金镀层的耐蚀性进
2、行了研究。 结果表明： （1） 在 ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO4 6H2O 8g/L; 络合剂 ZNA 40mL/L; 酒石酸钾钠 40g/L; 光亮剂 6mL/L; T=25; Dk=2.5A/dm2下，可获得镍含量为 1214wt.%的锌镍合金镀层。 （2）锌镍合金镀层中的镍含量与合金镀液组成及工艺条件有关，其中镀液中锌镍离子浓度比对镀层的镍含量影响最大。 （3）在合金电镀过程中，锌离子的存在和析出，会在阴极表面形成中间产物吸附膜，使镍的还原受阻，所以锌镍合金共沉积表现为异常共沉积。 （4）镍含量不同，相组成不同，耐蚀性也不同。镍含量18%是+相。耐蚀性总体表
3、现为+x 相优于+相、+相优于+相。（5）锌镍合金镀层在腐蚀过程中，由于 NiO 的存在，使 Zn(OH)2转化为 ZnO 的过程受阻，提高了合金镀层的耐蚀性。 关键字关键字：锌镍合金，电镀，合金共沉积，异常共沉积，耐蚀性 IIABSTRACT Zinc-Nickel alloys are a kind of new and protective coatings and have been developed. The Zn-Ni alloys coatings have a promising future, because of their high corrosion resistan
4、ce and good mechanical properties. In this paper, Zinc-Nickel alloys electroplating has been realized by adopting new additive, complexant and orthogonal experiments.The new process conditions and solutions of electroplating Zinc-Nickel alloys have been obtained and researched from all aspects. The
5、effects of current dencity, temperature, composition of electroplating solution on the content of Nickel in the deposits were investigatied. The rules of Zinc-Nickel alloy coating component, microcosmic appearance and structure, corrosion products have been analyzed and researched by means of adopti
6、ng XRD, SEM and spectral photometer. The electrochemical bebavior of the Zn-Ni electroplating has been studied respectively by linear sweep voltammetry and cyclic voltammetry, partial current method and alternating current impedance method. The properties of the Zinc-Nickel alloys corrosion resistan
7、ce have been researched by the electrochemisty test, NaCl immersion test and the neutral salt spray test. The results show: (1) The Zn-Ni alloys coating which the content of nickel is in 1214wt.% with highest corrosion resistance has been abtained by ZnO 12g/L; NaOH 120g/L; NiSO46H2O 8g/L; Complexin
8、g ZNA 40mL/L; Sodium tartrate 40g/L; Brightener 6mL/L; T=25; Dk=2.5A/dm2. (2) The composition and process could affect the content of nickel in Zn-Ni alloys coatings, the concentration alteration of Zn2+ and Ni2+ in the bath lead to induce alloy nickel content changes. (3) Zn-Ni alloys plating is an
9、omalous codeposition. Zn2+leds to the formation of intermediate production film on the surface of the cathode during codeposition, which could embarrass Ni2+ deposition. (4) Zn-Ni alloys electrodeposits exhibit different alloy phases with different corrosion resistance as a functction of their alloy
10、 composition. The diffent phases appeared as the nickel content in the deposits changed, Ni content lower than 10 wt.%, mainly+; Ni 10-14 wt.%, +x; Ni 14-18wt.%, +; and Ni higher than 18wt.%, +. Corrosion resistance capability is+x+. (5) Zn-Ni alloy coatings are of much better corrosion resistance,
11、because of NiO, The process of Zn (OH)2 converting to ZnO is hindered, so the corrosion resistance of the coatings is improved. Key Words: : Zinc-Nickel alloys, electroplating, alloy electrodeposition, anomalous codeposition, corrosion resistance 63南昌航空大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航
12、空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。 签名： 日期： 南昌航空大学硕士学位论文使用授权书 本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科
13、学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库 ，并通过网络向社会公众提供信息服务。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 签名： 导师签名： 日期： 南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论 1第一章 绪论 在表面处理技术中， 电镀是最有效的方法之一， 以往依靠单金属电镀的方法，不能满足现代工业对金属防护要求。而合金镀层具有较优防护性能，合金镀层是指含有两种或两种以上金属的镀层。合金电镀是利用电化学方法使两种或两种以上金属（包括非金属）共沉积的过程1。 锌镀层作为钢铁的防护性镀层，几乎占全部电镀产品的 1/31/2，目前这种镀层的抗腐蚀性能还不能达到工业上的要求。近年来，对于抗腐蚀
14、性镀层的研究，主要集中在开发高耐蚀性能的合金镀层上，其中锌基合金镀层是研究得最多的合金镀层之一，包括 Zn-Ni、Zn-Co、Zn-Fe、Zn-Mn、Zn-Ti 等，这些合金比通常使用的锌镀层具有更优良的防护性能。其中 Zn-Ni 合金镀层的综合性能最佳，具有高耐蚀性(含镍 10-15wt.%的 Zn-Ni 合金层的耐腐蚀性是纯锌镀层的 3- 6 倍)、 可焊接性、可机械加工等优良性能2-6。 锌镍合金电镀技术在国外已经投入到实际应用，主要应用在航空航天、汽车工业和机械电子产品中。目前国内生产线上的锌镍合金电镀溶液主要是靠国外进口，为了提高锌镍合金电镀工艺的国产化，故对锌镍合金工艺进行研究。通
15、过本课题的研究，进一步了解锌-镍合金镀层的共沉积类型，研究 Zn-Ni 合金镀层电化学共沉积理论及依据，同时对镀层性能进行评定与研究，对锌镍合金镀层的工艺参数制定和推广使用具有重要的指导意义。 1.1 合金电镀概述合金电镀概述 1.1.1 合金电镀的发展合金电镀的发展 合金镀层起源于 18351845 年之间，最早的合金镀层是金、银等贵金属合金以及 Cu-Zn 合金（黄铜）7。Ruolz 在氰化亚铜和锡酸盐为电镀液中，得到黄铜和青铜。19161929 年间有人研究了电镀合金的电沉积电位及工艺条件对电沉积合金组成的影响，并用显微镜观察了电沉积的组成结构。科研人员用 x 射线发现电沉积得到的合金镀层结构与热熔法得到的合金结构相类似1。自 1930 年以后，加快了合金电镀的发展速度，一个重要的进展即电镀光亮镍钴合金被开发，并在工业生产上得到了应用。 1950 年， 美国 Brenner 等人系统的研究了铁族金属与钨、磷生成的合金8。从六十年代起人们对合金的形成原理及金相结构开始进行系统南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论 2的探讨，1956 年 Ramachar 等人对焦磷酸盐体系作了较详细的研究，阐述了镀层性 能 与 结 构 之 间 的 关 系 。 1962 年 Brenner 出 版 了
