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镀层三价铬系统超声—脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层

收藏本文 2024-03-13 点赞:27148 浏览:121181 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:采取超声-脉冲电沉积技术,以镀层中SiC与Cr的含量和镀层厚度为技术指标,对羧酸盐-尿素系统三价铬超声-脉冲电沉积Cr/SiC复合镀层工艺及电化学行为进行了探讨。通过实验探讨了不同镀液组成和工艺条件对镀层SiC含量、镀层厚度、表面形貌的影响,确定了电沉积Cr/SiC复合镀层的最佳配方和工艺条件为: CrCl_3·6H_2O0.65mol·L~(-1),Na_3C_6H_5O_70.4mol·L~(-1),Na_2C_2O_40.32mol·L~(-1),CO(NH_2)_22.05mol·L~(-1),CH_3COONa0.35mol·L~(-1), H_3BO_30.72mol·L~(-1),NaCl2.0mol·L~(-1),SiC l.3mol·L~(-1),CTAB0.013mol·L~(-1),电流密度5.4A·dm~(-2),pH2.1,温度36℃,沉积时间65min,脉冲工作比0.35,换向时间4ms,脉冲频率22Hz时,超声频率40kHz,超声功率85W。在此最佳条件下,可以获得厚度为13.83μm、SiC含量为7.2%、硬度为1352.3Hv的Cr/SiC复合镀层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等浅析工具,对Cr/SiC复合镀层的表面形貌、微观结构和组成进行了探讨,结果表明镀层表面均匀平整、晶体微粒为细小球状、无针孔和微裂纹;复合镀层中均含有SiC分散相,复合镀层的基质金属相为单金属铬。磨损和腐蚀实验表明,SiC含量越高的Cr/SiC复合镀层,其耐磨性和耐蚀性越好。利用现代电化学探讨策略,探讨了超声波作用下羧酸盐-尿素系统中三价铬复合电沉积的电化学行为。结果表明单一配合剂和复配剂不仅能使Cr~(3+)两步放电电位均负移,还能增大析氢电位;同时各配合剂之间还有着协同作用。超声波作用能使得铬Cr~(3+)两步放电电位均正移90mV,这有利于提升Cr~(3+)电沉积速度,以而获得镀层较厚的Cr/SiC复合镀层。但同时超声波作用也使得H+析出电位正移,这又不利于Cr~(3+)的还原,由此,要适当制约超声波的功率。关键词:三价铬论文复合镀层论文混合羧酸盐-尿素配合剂论文电化学行为论文超声-脉冲电沉积论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-11

    第一章 文献综述11-26

    1.1 引言11-12

    1.2 复合镀层概述12-17

    1.2.1 国内外复合镀层的探讨近况12-13

    1.2.2 复合电沉积机理及模型13-17

    1.3 复合镀层工艺17-20

    1.3.1 复合电沉积的基本条件17-18

    1.3.2 影响镀层中固体颗粒的复合量的因素18-20

    1.4 脉冲电沉积复合镀层技术20-23

    1.4.1 脉冲电沉积基础机理20-22

    1.4.2 脉冲复合电沉积的优点22

    1.4.3 脉冲复合镀层的探讨近况22-23

    1.5 铬基复合镀层的探讨23-24

    1.5.1 六价铬系统复合电沉积铬基复合镀层23-24

    1.5.2 三价铬系统复合电沉积铬基复合镀层24

    1.6 本论文探讨的主要内容和作用24-26

    1.6.1 本论文的主要探讨内容24-25

    1.6.2 本论文探讨的主要作用25-26

    第二章 实验策略和装置26-31

    2.1 实验试剂及仪器26-27

    2.1.1 实验试剂26

    2.1.2 实验仪器及设备26-27

    2.2 镀液配方及工艺参数27

    2.3 实验装置27-29

    2.4 镀层性能的测试29-31

    2.4.1 镀层厚度29

    2.4.2 镀层硬度和磨损性的测定29

    2.4.3 镀层微观形貌与物相结构浅析29

    2.4.4 腐蚀性测试29-30

    2.4.5 电化学行为测试30-31

    第三章 三价铬超声-脉冲电沉积 Cr/SiC 复合镀层及其性能的探讨31-51

    3.1 引言31

    3.2 镀液组成及工艺条件对 SiC 含量和镀层厚度的影响31-43

    3.2.1 Cr~(3+)浓度的影响31-32

    3.2.2 SiC 浓度的影响32-33

    3.2.3 CTAB 浓度的影响33-34

    3.2.4 Na_3C_6H_5O_7浓度的影响34

    3.2.5 Na_2C_2O_4浓度的影响34-36

    3.2.6 CO(NH_2)_2浓度的影响36

    3.2.7 CH_3COONa 浓度的影响36-37

    3.2.8 镀液 pH 值的影响37-38

    3.2.9 镀液温度的影响38-39

    3.2.10 脉冲电沉积时间的影响39

    3.2.11 脉冲电流密度的影响39-40

    3.2.12 脉冲换向时间的影响40-41

    3.2.13 脉冲工作比的影响41-42

    3.2.14 脉冲频率的影响42-43

    3.2.15 超声功率的影响43

    3.3 工艺条件对 Cr/SiC 复合镀层微观结构与表面形貌的影响43-47

    3.3.1 镀液 pH 值的影响43-44

    3.3.2 镀液温度的影响44-45

    3.3.3 脉冲电流密度的影响45

    3.3.4 脉冲工作比的影响45-46

    3.3.5 超声功率的影响46-47

    3.4 Cr/SiC 复合镀层的性能47-49

    3.4.1 微观形貌、组成及结构47-48

    3.4.2 摩擦磨损性能48-49

    3.4.3 电化学性能49

    3.5 本章小结49-51

    第四章 三价铬超声-脉冲电沉积 Cr/SiC 复合镀层的电化学行为探讨51-62

    4.1 引言51

    4.2 超声波作用下配合剂对三价铬电沉积的影响51-57

    4.2.1 配合剂基液的电化学行为51-52

    4.2.2 Na_3C_6H_5O_7对三价铬电沉积的影响52-53

    4.2.3 Na_2C_2O_4对三价铬电沉积的影响53-54

    4.2.4 CO(NH_2)_2对三价铬电沉积的影响54-55

    4.2.5 CH_3COONa 对三价铬电沉积的影响55-56

    4.2.6 复配配合剂对三价铬电沉积的影响56-57

    4.3 超声波作用下 SiC 粒子对三价铬电沉积的影响57

    4.4 超声波作用下配合剂对析氢电位的影响57-61

    4.4.1 单一配合剂对析氢电位的影响58-60

    4.4.2 混合羧酸盐-尿素复配配合剂对析氢电位的影响60-61

    4.5 本章小结61-62

    第五章 结论62-63

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