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热浸镀锌无铵助镀过程中表面活性剂的作用研究

作　者: 曹文平
导　师: 何明奕
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热浸镀锌无铵助镀表面活性剂润湿性能盐膜
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着人们环保意识的增强和国家环保要求的日益严格,热浸镀锌行业的清洁生产逐渐得到重视。批量热浸镀锌过程传统锌-铵助镀工艺虽然具有成本低,稳定性好及助镀效果好等特点,但是因助镀剂中氯化铵成分给周边环境造成的水质和空气污染一直是个不可忽略的问题。鉴于传统锌-铵助镀存在的弊端,通过对无铵助镀剂及无铵助镀工艺的研究,期望能够以无铵助镀剂替代传统锌-铵助镀剂的使用,从根本上实现热浸镀行业的清洁生产。本文主要分析探讨无铵助镀过程中,表面活性剂对助镀剂溶液、助镀剂盐膜及镀层形成的作用。根据前期的实验现象提出推论,表面活性剂具有改善助镀剂溶液润湿性能的能力,且在助镀和镀层形成过程中能够起到积极的作用。并从以下几方面对以上推论进行验证,包括单一、复配表面活性剂的活性表征,添加表面活性剂前后助镀剂溶液润湿性能、助镀剂盐膜特性指标的测定和分析,最后结合镀层质量和性能的评价、表征,系统地分析助镀及镀层形成过程中表面活性剂所起的作用,并为表面活性剂的应用提供工艺参数的参考。通过对试验研究,得出以下结论：表面活性剂对助镀剂、助镀及镀层形成过程能起到积极、有益的作用。首先,添加表面活性剂后,助镀剂溶液的表面张力、助镀剂与工件之间的接触角均显著地降低,助镀剂溶液的润湿性能得到提高,对工件的润湿效果明显改善。其次,有利于改善助镀剂盐膜的均匀性,且盐膜的组织结构变得细化、更加致密,对工件基体起到了有效的保护作用。另外,能够有效地改善镀层的表观质量,有利于获得厚度减薄且均匀的镀层,镀层的耐腐蚀性能也得到了明显的改善。相对于单一类型的表面活性剂而言,复配而成的表面活性剂FC09-II由于其中复配成分之间的协同效应的存在,有着更加突出和稳定的活性,改善助镀剂溶液的润湿性能的能力更强。无铵助镀剂中表面活性剂的添加浓度应控制在1×10-3～1×10-2g/ml的范围内。通过与镀层质量的评价结果相联系,发现为确保能够获得良好表面质量的镀层,助镀剂及其盐膜特性指标应进行有效控制：助镀剂的表面张力应低于24mN/m,助镀剂与工件表面之间的接触角应低于47°,工件表面附着的理想盐膜量约为3.8g/m2。同时,实验结果表明助镀剂中表面活性剂的添加,会带来助镀剂盐膜量的减少及镀层厚度的减薄,因此工业生产中可利用这一点,通过添加适量表面活性剂来减少助镀剂及锌的消耗量,有利于改善生产和周边生态环境。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 引言  10
  1.2 热浸镀锌工艺及助镀剂的作用机理  10-12
    1.2.1 热浸镀锌工艺  10-11
    1.2.2 助镀剂的作用机理  11-12
  1.3 国内外无铵助镀剂的研究进展  12-14
    1.3.1 氯盐系列无铵助镀剂  13
    1.3.2 植酸盐系列无铵助镀剂  13
    1.3.3 氯盐和表面活性剂混合系列无铵助镀剂  13-14
  1.4 表面活性剂的发展概况  14-18
    1.4.1 表面活性剂的定义及作用  14-15
    1.4.2 表面活性剂的应用  15-16
    1.4.3 表面活性剂的研究进展  16-18
  1.5 选题的意义及主要研究内容  18-20
    1.5.1 选题的意义  18-19
    1.5.2 论文主要研究内容  19-20
第二章表面活性剂对助镀剂润湿性能的影响  20-36
  2.1 引言  20
  2.2 表面活性剂的选定  20-21
    2.2.1 氟碳表面活性剂  20-21
    2.2.2 表面活性剂的活性  21
  2.3 表面活性剂的性能测试  21-25
    2.3.1 测试原理  22
    2.3.2 实验试剂和仪器  22
    2.3.3 测试方法  22-23
    2.3.4 结果与讨论  23-25
  2.4 助镀剂溶液的润湿性能  25-32
    2.4.1 表面张力的测定  25-28
    2.4.2 接触角的测定  28-32
  2.5 表面活性剂的润湿作用  32-34
    2.5.1 表面活性剂类型对助镀剂润湿性能的影响  32-33
    2.5.2 表面活性剂的润湿作用机理分析  33-34
  2.6 本章小结  34-36
第三章无铵助镀过程中助镀剂盐膜的研究  36-50
  3.1 引言  36
  3.2 无铵助镀剂盐膜  36-37
  3.3 助镀剂盐膜的性质测试  37-46
    3.3.1 助镀剂盐膜的性质  37-38
    3.3.2 助镀剂盐膜量  38-41
    3.3.3 助镀剂盐膜均匀性  41-44
    3.3.4 助镀剂盐膜形貌  44-46
  3.4 分析与讨论  46-49
    3.4.1 表面活性剂对助镀剂盐膜均匀性的影响  47
    3.4.2 表面活性剂对助镀剂盐膜致密度的影响  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章助镀剂及其盐膜性质对镀层的影响  50-60
  4.0 引言  50
  4.1 实验  50-51
    4.1.1 实验材料及仪器  50-51
    4.1.2 试验方法  51
  4.2 实验结果  51-57
    4.2.1 镀层的表观质量  51-53
    4.2.2 镀层的均匀性  53-55
    4.2.3 镀层的金相分析  55-56
    4.2.4 镀层的耐腐蚀性能  56-57
  4.3 分析与讨论  57-59
    4.3.1 表面活性剂对镀层质量的影响  57-58
    4.3.2 表面活性剂对镀层耐腐蚀性能的影响  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章结论与展望  60-62
  5.1 结论  60
  5.2 展望  60-62
致谢  62-64
参考文献  64-70
附录A 作者在攻读学位期间发表的学术论文  70-71
附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目  71-73

热浸镀锌无铵助镀过程中表面活性剂的作用研究

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