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环保型三价铬镀硬铬的研究

作　者: 周磊
导　师: 肖友军
学　校: 江西理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 三价镀铬镀硬铬镀液性能镀层性能 DSA阳极
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

三价铬镀硬铬电镀工艺已经成为取代重污染六价铬镀硬铬电镀的主要方向。因此,对三价铬电镀硬铬工艺进行深入研究并使其在实际生产中得到大规模推广应用,对突破国外技术壁垒、实现我国电镀行业的清洁生产等都具有极其重要的现实和战略意义。本研究通过单因素、正交实验以及放大实验对硫酸盐体系三价铬电镀硬铬工艺进行了深入研究。通过Hull槽实验,初步确定了三价铬镀硬铬工艺参数,通过单因素实验研究了主盐浓度、电流密度、温度、pH值、电镀时间等工艺参数对三价铬镀硬铬的影响。通过正交实验,进一步优化了三价铬镀硬铬工艺参数。最后,通过放大实验验证了单因素实验和正交实验的结果,研究了镀液的稳定性。采用了一系列的研究手段对三价铬镀硬铬镀液的各种性能进行研究,并与六价铬镀液进行对比。研究结果表明,三价铬镀硬铬镀液的稳定性较好,镀液的均镀能力、深镀能力、极化能力、阴极电流效率均优于六价铬镀液。采用了扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等现代测试手段研究了三价铬镀硬铬镀层的各种性能,并与六价铬镀层进行对比。研究结果表明,三价铬镀硬铬的镀层的各项性能均能达到生产的要求,达到或者超过六价铬镀层的性能,但是三价铬镀硬铬的镀层厚度不及六价铬镀层。通过稳态极化曲线和小槽实验对自制的钛基涂层(DSA)阳极进行了相关性能的测试,实验结果表明,DSA阳极的累计使用寿命长,析氧性能好,有效减缓了Cr3+向Cr6+的转化,也有利于镀液的稳定,是最适合做三价铬镀铬的阳极材料。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第一章综述  9-22
  1.1 引言  9-10
  1.2 三价铬镀铬的发展与研究现状  10-17
    1.2.1 三价铬镀铬的发展  10-16
      1.2.1.1 国外三价铬镀铬的研究进展  10-13
      1.2.1.2 国内三价铬镀铬的研究进展  13-16
    1.2.2 三价铬镀铬的工艺特点  16-17
  1.3 三价铬镀铬电沉积理论的研究进展  17-19
  1.4 本论文的选题意义,研究内容及可行性分析  19-22
    1.4.1 选题意义  19
    1.4.2 本研究拟解决问题  19-20
    1.4.3 三价铬镀硬铬拟研究方向  20
    1.4.4 研究内容  20
    1.4.5 研究特色与创新点  20-21
    1.4.6 可行性分析  21-22
第二章实验研究与测试方法  22-39
  2.1 实验药品与主要设备  22
  2.2 实验原理  22-25
    2.2.1 三价铬电沉积的电化学基础  22-23
    2.2.2 镀液的主要成分及其作用  23-25
  2.3 三价铬镀硬铬的工艺流程  25-29
    2.3.1 三价铬镀硬铬的工艺流程图  25
    2.3.2 三价铬镀硬铬的前处理  25-26
    2.3.3 电镀镀铬底层-镀光亮镍  26-27
    2.3.4 三价铬镀铬溶液的配制  27-29
  2.4 工艺实验方法  29-30
    2.4.1 Hull槽试验  29
    2.4.2 小槽挂镀试验  29-30
    2.4.3 放大试验  30
  2.5 镀液性能的测试方法  30-34
    2.5.1 稳定性  30
    2.5.2 均镀能力  30-31
    2.5.3 深镀能力  31-32
    2.5.4 阴极极化能力  32-33
    2.5.5 阴极电流效率  33-34
  2.6 镀层性能的测试方法  34-36
    2.6.1 外观  34
    2.6.2 硬度  34-35
    2.6.3 厚度  35
    2.6.4 结合力  35
    2.6.5 耐蚀性  35-36
    2.6.6 镀层形貌  36
    2.6.7 镀层结构  36
  2.7 镀液维护及镀液对杂质容忍能力测试  36-37
    2.7.1 镀液维护  36
    2.7.2 杂质金属离子的防止方法  36-37
      2.7.2.1 Cu~(2+)杂质  36-37
      2.7.2.2 Ni~(2+)杂质  37
      2.7.2.3 Fe~(3+)杂质  37
      2.7.2.4 Cr~(6+)杂质  37
    2.7.3 镀液对杂质离子容忍能力的测试方法  37
  2.8 DSA阳极的制备  37-39
    2.8.1 钛基体的预处理  38
    2.8.2 涂液的配制  38
    2.8.3 涂层  38-39
第三章结果与讨论  39-66
  3.1 三价铬镀铬工艺的研究  39-55
    3.1.1 三价镀硬铬工艺选择  39-41
    3.1.2 三价铬镀硬铬工艺的优化  41-55
      3.1.2.1 单因素实验  41-52
      3.1.2.2 正交实验  52-54
      3.1.2.3 验证实验  54-55
      3.1.2.4 三价铬镀铬工艺总结  55
  3.2 镀液性能  55-59
    3.2.1 均镀能力  55-56
    3.2.2 深镀能力  56-57
    3.2.3 稳定性  57
    3.2.4 阴极极化能力  57-58
    3.2.5 电流效率及沉积速度  58
    3.2.6 镀液对杂质容忍能力  58-59
  3.3 镀层性能  59-62
    3.3.1 镀层外观  59
    3.3.2 镀层结合力  59-60
    3.3.3 镀层硬度  60
    3.3.4 镀层厚度  60
    3.3.5 镀层耐蚀性  60
    3.3.6 镀层形貌  60-61
    3.3.7 镀层结构  61-62
  3.4 阳极性能  62-64
    3.4.1 使用寿命  62-63
    3.4.2 DSA阳极极化曲线  63
    3.4.3 DSA阳极的实际使用情况  63-64
  3.5 三价铬镀硬铬镀镀层增厚途径的研究  64-66
    3.5.1 络合剂对三价铬镀铬厚度的影响  64-65
    3.5.2 不同阳极对三价铬镀铬厚度的影响  65
    3.5.3 电镀时间对三价铬镀铬厚度的影响  65-66
第四章结论  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
个人简历在学期间发表的学术论文及研究成果  73-74

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