高效复合镀铬添加剂的研究

高效复合镀铬添加剂的研究李新梅【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“φ_1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。【关键词】：镀铬液配方复合添加剂稀土机理研究吸附双电层φ_1效应络合阴极极化【学位授予单位】：西安理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2002【分类号】：TQ153【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联系13792569885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