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高效复合镀铬添加剂的研究

作　者: 李新梅
导　师: 冯拉俊；雷阿利
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料学
关键词: 镀铬液配方复合添加剂稀土机理研究吸附双电层 φ1效应络合阴极极化
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本文采用对比试验和正交试验等方法系统地研究了低、中、高三种不同铬酐浓度的镀铬液组成和镀铬工艺对镀铬层性能的影响，找到了影响镀层光亮度、镀液电流效率、分散能力和沉积速度的主要因素及其相互关系。这对提高电镀质量、节约电能、减轻环境污染有着较大的现实意义。通过电化学方法、金相组织分析、重量法、斑点法、弯曲法等试验方法研究指出：添加剂对镀层质量起着至关重要的作用，但不同类型的添加剂对镀液和镀层性能的影响并不相同，同一添加剂在不同镀液中所起作用亦有差异，各种镀液对添加剂具有选择性。有机添加剂的作用效果优于无机添加剂。采用适当的添加剂复合不仅可以显著提高镀铬层质量，增加光亮度、电流效率、分散能力和沉积速度，而且可以扩大镀铬工艺范围。单纯的无机添加剂复合对改善镀层质量的作用要小于有机—有机复合以及有机—无机复合的作用。稀土对镀层质量影响较大，尤其是在高温中等电流密度时，可大大改善镀层的综合性能，而稀土与有机添加剂复合可弥补单一添加稀土的不足。这一研究成果为复合添加剂的研制提供了理论基础。复合添加剂的作用效果并不是单一添加剂的简单叠加，各个因素之间既有相互促进，又有相互制约。复合添加剂的作用机理主要是三方面的复合：a．通过吸附改变电极表面状态及界面层中的电势分布，影响电极过程；b．通过改变双电层结构产生“φ₁效应”，影响反应粒子的表面浓度及界面反应的活化能，从而影响电极反 — — 西安理工大学硕士学位论文应速度；C．通过络合作用，影响界面上反应粒子的组成、排列方式及界面反应速度，从而阻化金属离子的放电，提高阴极极化。这一研究结果为电镀添加剂的作用机理研究提供了理论依据。在大量试验的基础上，研制出分别适合于低、中、高三种不同铬酥浓度的较好的复合镀铬添加剂配方；TJI～TJ7。所研制的配方，不含氟、腐蚀率低，稳定性好，易操作，在镀层质量、节铬、节电、节能、环境保护诸方面都有明显的改善，并将其与市售的WR－1添加剂和淬惠电镀厂镀铬效果进行了对比，结果表明本研究得到的配方镀铬效果更优良。因此本文研究的复合镀铬添加剂有较大的应用前景。

全文目录

1 绪论  9-30
  1．1 引言  9-10
  1．2 电镀简介  10-14
    1．2．1 电镀原理  10-11
    1．2．2 金属离子阴极还原的可能性  11
    1．2．3 镀液的组成及各成分的作用  11-14
    1．2．4 影响镀层性能的因素  14
  1．3 镀铬研究概况  14-28
    1．3．1 镀铬概述  14-17
    1．3．2 镀铬原理  17-24
    1．3．3 镀铬添加剂研究现状  24-28
  1．4 本课题研究的主要目的、内容和目标  28-30
2 方案设计及试验技术路线  30-34
  2．1 试验方案的设想  30-31
  2．2 配方初选试验方案设计  31
  2．3 配方筛选试验方案设计  31-33
  2．4 配方优化试验方案设计  33
  2．5 试验技术路线  33-34
3 试验材料及方法  34-41
  3．1 试验用材料  34-35
    3．1．1 施镀基底材料  34
    3．1．2 试验试剂  34
    3．1．3 试验设备  34-35
  3．2 试验方法  35-41
    3．2．1 基体前处理  35
    3．2．2 镀铬溶液的配制  35-36
    3．2．3 施镀工艺流程  36
    3．2．4 镀铬层性能检验  36-38
    3．2．5 镀液性能测试  38-41
4 试验结果及分析  41-91
  4．1 配方初选试验结果与分析  41-57
    4．1．1 低铬镀铬液特性  41-46
    4．1．2 有机与无机阴离子添加剂对镀铬质量影响及分析  46-50
    4．1．3 稀土添加剂对镀铬质量的影响及分析  50-54
    4．1．4 单一添加剂作用规律初探  54
    4．1．5 阶段小结  54-57
  4．2 配方筛选试验结果及分析  57-84
    4．2．1 双添加剂体系正交试验  57-72
    4．2．2 三添加剂体系正交试验  72-83
    4．2．3 阶段小结  83-84
  4．3 配方优化  84
  4．4 性能对比  84-87
  4．5 镀层表面形貌观察  87-91
5 复合添加剂作用机理探讨及分析  91-106
  5．1 电化学反应与电沉积过程  91-95
    5．1．1 电化学反应  91-93
    5．1．2 极化对电沉积过程的影响  93-95
  5．2 添加剂作用机理探讨  95-102
    5．2．1 通过吸附改变电极／溶液界面的双电层进而影响电极过程  95-98
    5．2．2 分散层电位对电化学反应速度的影响（“φ_1效应”）的影响  98-101
    5．2．3 通过络合或配合作用影响金属的阴极沉积过程  101-102
  5．3 四代添加剂作用机理的分析  102-106
6 影响添加剂使用效果的其它因素  106-113
  6．1 镀铬液浓度的影响  106
  6．2 阳极导电性的影响  106-107
  6．3 阴阳极距离的影响  107-108
  6．4 电流密度与温度配合的影响  108-109
  6．5 电流波动的影响  109
  6．6 杂质的影响  109-113
7 结论  113-115
致谢  115-116
参考文献  116-119
附录  119-122
作者在硕士论文期间撰写和发表的论文  122

高效复合镀铬添加剂的研究

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