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Ni-Cu-P镀层制备及稀土化合物对其腐蚀性能影响

作　者: 王瑞
导　师: 孟国哲
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: Ni-Cu-P合金镀层化学镀耐蚀性能硫酸铜稀土化合物
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本工作利用化学镀技术在紫铜基体上制备出Ni-Cu-P合金镀层。利用重量法研究镀层沉积速度；利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）、X射线衍射仪（XRD）以及透射电子显微镜（TEM）表征镀层的形貌、成分以及显微结构；利用动电位极化曲线、开路电位以及电化学阻抗谱（EIS）测试技术研究镀层的电化学腐蚀行为。以腐蚀性能（3.5%NaCl）为标准，优化化学镀Ni-Cu-P合金工艺。研究了镀液中硫酸铜浓度对Ni-Cu-P合金镀层形貌、成分及结构的影响，发现随着硫酸铜浓度的增加（0.5~2.0g/L），镀层的微观形貌无明显变化；镀层中Cu的含量逐渐升高，Ni和P的含量逐渐下降，说明镀液中硫酸铜浓度的增加会促进镀层中Cu的析出，而抑制Ni和P的沉积；镀层均为混晶态结构。结果表明：控制其它工艺参数恒定，当超声震荡功率为40W，施镀温度为70~75℃，硫酸铜浓度约为1.0g/L时，所得Ni-Cu-P合金镀层耐蚀性能较好，镀速较高（约为9.6μm/h）。在优化工艺的基础上，在镀液中分别添加不同浓度的硫酸铈（0~150mg/L）、氯化镧（0~150mg/L）。研究了镀液中稀土化合物对Ni-Cu-P合金镀层沉积速度、微观形貌、成分、显微结构及腐蚀性能的影响。结果表明：随着镀液中稀土化合物浓度的增加，镀层的沉积速率先略微升高后大幅度下降；镀层的微观形貌和成分发生了明显的变化，表面胞状物的尺寸更加细小，且稀土元素(Ce、La)可以与Ni，Cu以及P实现共沉积；稀土化合物浓度较低时，镀层结构更接近非晶态，继续增加稀土化合物，镀层中析出新的物相，晶体结构含量增加；镀层的耐蚀性能先提高后降低。对于提高Ni-Cu-P合金镀层的耐蚀性能，镀液中稀土化合物存在最佳添加量，分别为硫酸铈20mg/L、氯化镧10mg/L，此时所得镀层的混晶态结构中的非晶态结构含量提高且镀层中纳米晶尺寸更加均匀一致，钝化膜破裂后的自修复能力更强从而显著的提高了镀层的耐蚀性能。镀液中微量添加氯化镧（10mg/L）相对于微量添加硫酸铈（20mg/L），对于提高Ni-Cu-P合金镀层耐蚀性能的作用更加明显。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 概述  11
  1.2 化学镀镍  11-15
    1.2.1 化学镀镍技术  11-12
    1.2.2 化学镀镍机理  12-13
    1.2.3 化学镀镍技术特点  13
    1.2.4 化学镀镍技术发展简史  13-14
    1.2.5 化学镀镍技术研究进展  14-15
  1.3 化学镀 Ni-Cu-P 合金  15-17
    1.3.1 化学镀 Ni-Cu-P 合金理论基础  15-17
    1.3.2 化学镀 Ni-Cu-P 合金研究及应用  17
  1.4 稀土在表面改性方面的应用  17-20
    1.4.1 稀土元素简介  17-18
    1.4.2 稀土元素特点  18
    1.4.3 稀土在表面改性技术中的应用  18-20
  1.5 研究目的和内容  20-21
第2章实验材料及方法  21-27
  2.1 实验材料  21
  2.2 实验试剂与设备  21-22
    2.2.1 实验试剂  21
    2.2.2 实验仪器  21-22
  2.3 前处理工艺  22-23
  2.4 化学镀镀液配方及工艺参数  23
  2.5 化学镀工艺流程  23-24
  2.6 研究方法  24-27
    2.6.1 镀层镀速测量  24
    2.6.2 镀层粗糙度测量  24
    2.6.3 镀层微观形貌观察  24
    2.6.4 镀层成分分析  24
    2.6.5 镀层物相分析  24
    2.6.6 镀层显微结构观察  24-25
    2.6.7 镀层电化学测试  25
    2.6.8 镀层附着力测试  25-27
第3章工艺参数对化学镀 Ni-Cu-P 合金腐蚀性能的影响  27-35
  3.1 搅拌方式对 Ni-Cu-P 合金镀层腐蚀性能的影响  27-31
    3.1.1 镀层表面宏观形貌  28-29
    3.1.2 镀层沉积速度  29
    3.1.3 镀层粗糙度  29-30
    3.1.4 镀层腐蚀性能  30-31
  3.2 施镀温度对 Ni-Cu-P 合金镀层腐蚀性能的影响  31-34
    3.2.1 镀层沉积速度  31-32
    3.2.2 镀层粗糙度  32
    3.2.3 镀层腐蚀性能  32-34
  3.3 本章小结  34-35
第4章硫酸铜浓度对 Ni-Cu-P 合金镀层腐蚀性能的影响  35-45
  4.1 镀层沉积速度  35
  4.2 镀层粗糙度  35-36
  4.3 镀层形貌、成分及结构  36-42
    4.3.1 镀层微观形貌  36-37
    4.3.2 镀层成分  37-41
    4.3.3 镀层结构  41-42
  4.4 镀层腐蚀性能  42-43
  4.5 本章小结  43-45
第5章稀土铈盐对 Ni-Cu-P 合金镀层腐蚀性能的影响  45-61
  5.1 镀层沉积速度  45-46
  5.2 镀层附着力  46-47
  5.3 镀层形貌、成分及微观结构  47-52
    5.3.1 镀层宏观形貌  47-48
    5.3.2 镀层微观形貌  48
    5.3.3 镀层成分  48-50
    5.3.4 镀层微观结构  50-52
  5.4 镀层腐蚀性能  52-58
    5.4.1 动电位极化曲线测试  52-53
    5.4.2 自腐蚀电位（Ecorr）测试  53-54
    5.4.3 电化学阻抗（EIS）测试  54-58
    5.4.4 镀层耐蚀性能提高原因的初步分析  58
  5.5 本章小结  58-61
第6章稀土镧盐对 Ni-Cu-P 合金镀层腐蚀性能的影响  61-77
  6.1 镀层沉积速度  61-62
  6.2 镀层附着力  62-63
  6.3 镀层形貌、成分及微观结构  63-69
    6.3.1 镀层宏观形貌  63
    6.3.2 镀层微观形貌  63-64
    6.3.3 镀层成分  64-67
    6.3.4 镀层微观结构  67-69
  6.4 镀层腐蚀性能  69-74
    6.4.1 动电位极化曲线测试  69-70
    6.4.2 自腐蚀电位（Ecorr）测试  70-71
    6.4.3 电化学阻抗（EIS）测试  71-73
    6.4.4 镀层耐蚀性能提高原因的初步分析  73-74
    6.4.5 稀土铈盐与镧盐提高镀层耐蚀性能的对比  74
  6.5 本章小结  74-77
结论  77-79
参考文献  79-87
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  87-89
致谢  89

Ni-Cu-P镀层制备及稀土化合物对其腐蚀性能影响

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