镍与锌镍合金电镀及耐蚀性能及研究.pdf 70页
镍及锌镍合金电镀及耐蚀性能研究综述由于镍及镍合金镀层具有低氢脆、易切削加工、高耐蚀性和可焊接性等优点，其应用范围越来越广。 它是铝合金和钢铁材料的主要防护镀层之一——o本文采用恒电流法在铝合金和A3钢表面分别电镀半光亮镍和锌。 镍合金电镀。 通过线性扫描伏安法、交流阻抗法、计时电流法、XRD、SEM等技术，研究镍电沉积反应的活化能、电荷转移系数、交换电流密度和耐腐蚀性等动力学参数，以获得最佳的镀层性能。 最佳电镀条件； 研究了腐蚀前后涂层微观结构和表面形貌的变化； 并尝试在镀液中添加少量稀土铈盐和钇盐，研究Ce3+和Y"对锌镍合金镀层的影响。结果表明：（1）硼酸络合物中的镍电解液成核在高过电位下瞬时成核和在低过电位下连续成核；（2）在最佳电镀条件下，镍和锌对镍合金镀层耐蚀性影响较大的因素是温度和电流密度；适量的Ce”和Y”可以细化锌镍合金的结晶，使镀层致密、均匀，耐腐蚀性能明显：Y”可以显着降低锌的钝化电流密度和钝化电流。镍合金镀层腐蚀反应的密度增加了腐蚀反应的极化电阻，导致腐蚀反应的钝化电位负移。 (5)腐蚀前后镀层晶面的择优取向保持不变，但各晶面的织构系数发生变化。 ce3+和Y3+的添加有利于较低折射率晶面的生长。
关键词：镍和锌。 镍合金镀层； 电镀； 动力学参数； 结构和形态； 耐腐蚀性能; 稀土离子 A -·,,,el,. 例如dzinc-·． ． ． 、 、 这样 、 和 t30。
可以为3.50%——． + —a 或Y3+ngby 执行。 ． 化 06． /m01)(1)(1. .51X10—4A／大0.514／n.取 , ；(2)—+Ce”(O.809／L)或 ；(3) ((0.609／L)) - ．是在学术态度严谨、学识渊博的陆道荣教授的精心指导下完成的。
导师务实、精益求精的科研精神、工作认真负责、无私奉献的工作精神让我感动； 学业上他对我的严格要求让我受益终生，生活上父母般对我的关怀让我一生感恩。 向导师两年来对我的精心培养、关心、支持和帮助表示衷心的感谢和崇高的敬意。 化工学院李学良教授无论在学术上还是生活上都给予了我很多帮助和关怀。 谨向李先生致以深深的谢意。 向师兄王亮晶、牛云峰、贾春辉，师姐黄昌平，师弟师妹刘兴亮、周扬、彭海丽的大力支持表示诚挚的谢意和衷心的祝福在实验和生活中。 在我三年的研究生生活中，衷心感谢胡德鹏、刘和华、顾晶晶、刘培、张楠、陈振兴等同学的团结和友谊。 谨致以最诚挚的谢意和衷心的祝福。 特别感谢我的父母对我学习的支持。 在他们的大力支持下，论文得以顺利完成。 谨将此文件送给所有关心、支持、帮助过我的老师、同学和朋友！ 作者：韩登峰2012年3月插图列表图2.1电镀测试装置………………………………………………． 10 图2.2 金属稳态阳极极化曲线………………………………………… ． 11 图 2.3 循环伏安曲线………………………………………………12 图 2.4 太妃糖曲线示意图………………………………………………13图3.1 铝合金在硼酸络合剂体系中的循环伏安曲线……………………。 ． 16 图3.2 镍电沉积过程循环伏安曲线……………………………………。 17 图 3.3 不同扫描速率镍电沉积循环伏安曲线……………………17 图 3.4 不同温度电沉积镍阴极极化曲线………… ………………． ． 18 图 3.5 硼酸络合剂体系中镍电沉积的 logJ 与 T-1 关系图………………。 ． 18 图3.6 镍在铝合金上的电沉积极化曲线……………………………………。 19 图3.7 镍电沉积塔菲尔曲线…………………………………………20 图3.8 镍电沉积在不同电位下的瞬态电流。 时间曲线…………………………21 图3.9 镍电沉积电流-时间无量纲曲线……………………………………。 22 图4.1 不同电流密度下半光亮镍镀层阳极极化曲线………………26 图4.2 不同温度下半光亮镍镀层阳极极化曲线…………………………27 图4.3不同pH值下半光亮镍镀层阳极极化曲线………………28 图4.4 图4.5 铝合金基体及其自然腐蚀和极化腐蚀的SEM照片………………。 29 图4.6 半光亮镍镀层及其自然腐蚀和极化腐蚀的SEM照片………………。 30 图 5.1 不同电流密度下的 Zn。 镍合金镀层阳极氧化曲线……………………． ． 32 图5.2 不同温度下Zn-Ni合金镀层的阳极氧化曲线……………………。 33 图5.3 不同pH值下Zn-Ni合金镀层的阳极氧化曲线………………。 34 图 6.1 不同温度下的锌。 镍合金镀层阳极氧化曲线………………。 ． 38 图 6.2 不同电流密度下的 Zn。 镍合金镀层阳极氧化曲线……………………39 图6.3 不同pH值下的Zn。 Ni合金镀层阳极极化曲线……………………40 图7.1 镀液中Ce3+与Zn的关系。 Ni合金镀层阳极极化曲线的影响…………43 图7.2 Zn。 Ni合金镀层的太妃糖曲线…………………………………………． 44 图 7.3 锌。 Ni合金镀层的交流阻抗谱……………………………………。 45 图 7.4 锌。 Ni合金镀层腐蚀前后的XRD谱…………………………………………46 图7 Zn—Ni合金镀层腐蚀前后的SEM像…………………… …………47 图7.镀液中Y”对Zn.Ni合金镀层阳极极化曲线的影响…………48 图7.Zn.Ni合金镀层的太妃糖曲线……………… …………49 图7. Zn-Ni合金镀层的交流阻抗谱………………………… 50VII 图7.9 Zn.Ni合金电极的等效电路…………………………………… ……………………-50 图 7.10 Zn-Ni 合金镀层腐蚀前后的 SEM 图………………………………5l 图 7.11zn ．Ni 合金镀层腐蚀前后的 XRD 图谱腐蚀………………………………………… 52表清单 表2.1 实验中使用的主要化学试剂…………………………9 表2.2 实验仪器………… ……………………………………………………………………10 表 3.1 成核机理公式…………………………………………………… ………………21 表4.1 铝合金化学成分………………………………………… ………….25 表6.1 不同温度对镀层外观质量的影响…… ……………… 36 表6.2 不同电流密度对镀层外观质量的影响……………………37 表6-3 不同pH值对镀层外观质量的影响………… ………………………37 九、第一章引言 近几十年来，金属腐蚀科学迅速发展，在金属腐蚀理论、腐蚀控制以及处理腐蚀等方面取得了许多重大科技成果。实际的腐蚀问题。
国际标准化组织（ISO）对腐蚀的定义是：金属与金属所处环境之间发生的化学或电化学反应，导致金属功能性损坏的现象称为腐蚀11i。 从广义上讲，金属腐蚀是一个氧化反应的过程，金属腐蚀现象在我们周围随处可见。 例如：钢材上的锈迹、铝锅上的白锈、报废汽车、自行车上的锈迹、长期闲置的钢材、长期不用的水管、流出的“红水”等。的水管。 腐蚀的金属不仅其功能受到显着影响，而且金属本身也会遭受损失。 更严重的是，其结构遭到破坏，给安全生产带来隐患。 因此，腐蚀问题关系到国计民生的各个领域。 许多工程设备和道路桥梁因腐蚀而损坏，给国家造成重大经济损失。 中国工程院2002年《中国腐蚀调查报告》公布，我国因直接腐蚀造成的损失高达2000亿元。 若算上间接经济损失，估计总额高达5000亿元[2]。 因此，金属腐蚀控制是社会现代化的重要组成部分，具有高度的战略意义。 1.1 金属腐蚀的分类 1.1.1 按腐蚀介质分类 金属腐蚀可分为大气腐蚀、高温气体腐蚀、土壤腐蚀、化学介质腐蚀、海水腐蚀等。 1.1.2 按金属损伤形式分类 (1)综合腐蚀。 腐蚀损伤主要发生在金属外露表面，表现为金属质量下降（失重）和金属厚度减少。
(2)局部腐蚀。 腐蚀损伤主要集中在金属表面的小局部区域，其他部位仅表现出轻微的腐蚀。 在金属腐蚀的多种形式中，大多数情况表现为局部腐蚀。 1.1.3 根据金属腐蚀的性质分类 (1)电化学腐蚀，金属与腐蚀介质之间的相互作用是电化学反应。 例如金属在强酸、强碱和某些盐溶液中的腐蚀就是电化学腐蚀。 腐蚀的原因是金属暴露的表面在电介质溶液中形成腐蚀电池。 (2)化学腐蚀，金属与腐蚀介质之间的作用是化学反应。 例如，金属在普通非电解溶液中的腐蚀就是化学腐蚀。 (3)物理腐蚀，金属与金属介质之间的相互作用是金属的物理溶解。 在上述几种金属腐蚀中，危害最严重的是电化学腐蚀，其现象最常见，腐蚀速度也最快。 1.1.4 金属腐蚀的控制与防护 在日常生活实践中，控制腐蚀的方法有以下几种： ①增强材料本身的耐腐蚀性能，开发新型高性价比材料。 ②改善金属材料所处环境，如在腐蚀性介质中添加缓蚀剂。 ⑨ 进行电化学保护，在腐蚀介质允许的情况下，可对金属采用阴极或阳极保护。 ④改进设计，改进金属产品结构和表面覆盖层的设计，选择最佳的设计组合，以达到最佳的防护效果。 1.2 镍及镍合金电沉积研究现状金属镍的电结晶过程相当复杂。 即使晶核继续在原来沉积的金属层上生长，该过程也至少包括两个步骤：金属离子生长到晶格中并放电。 事实上，电沉积过程还涉及新晶格M1的形成。
镍电结晶过程中，晶核和晶面的生长受到温度、电极电位、电流密度、pH值等因素的影响，进而影响晶核分布的均匀性、镀层的致密性、反射率以及涂层与基材之间结合的牢固程度。 这样的影响陆'71。 关于金属电结晶的机理，Volme认为离子穿过双电层直接到达放电部位。 从Volme的角度来看，认为离子直接从本体溶液通过双电层区域到达金属电极表面已有的晶面，然后沿着金属电极表面扩散，最后到达生长点并与其结合进入网格。 随着金属电结晶理论研究的不断深入，电结晶的基本观点是生长界面的结构决定生长机制和形核生长机制[10'-l． 目前，电结晶理论研究主要集中在金属结晶过程对镀层晶体结构、形貌和性能的影响方面。 由于不同金属电结晶的难度不同，影响电沉积的主要因素是电沉积金属的类型。 母材不仅影响晶核的生长方式，还影响基体与镀层的结合力； 镀液中的添加剂不仅影响镀层的微观结构，而且影响镀层的外观质量和耐腐蚀性能[12,131]。 因此，研究金属电结晶对于电镀行业的发展具有深远的意义。 1.2.1 镀镍工艺现状镍是一种具有银白色光泽的金属。 它与空气中的氧气发生反应，形成极薄的钝化膜。 电镀镍最早发现于长843，在硫温下具有良好的性能。 耐腐蚀性能。 德国1的发展奠定了坚实的基础。
此后，开发了多层镀镍和镍封孔等工艺[14-171]。 镀镍工艺按镀层外观分为普通电镀镍、光亮电镀镍、电镀黑镍和多层电镀镍。 按镀液成分可分为：氯化物镀液、硫酸盐镀液、柠檬酸盐镀液、氟硼酸盐镀液等，其中常用的是瓦特镍镀液。 普通镀镍（镀暗镍），在此基础上又发展了光亮镀镍、半光亮镀镍、2多层镀镍、镍封孔等各类不同功能的镀镍工艺。 暗镍镀液的主要成分多为硫酸镍、氯化镍和硼酸。 低浓度普通镀镍液主要用于镀镍。 铜。 镍。 镀铬体系的预镀镍层，高浓度普通镀镍液主要用于电铸镍和镀厚镍fI8I。 光亮或半光亮镍镀液是在镀液中添加特定的添加剂，制备光亮或半光亮镍镀层。 该工艺可省去工业生产中的抛光步骤，有利于工业生产的连续化、自动化。 多层镍镀层的组织分布一般为半光亮镍至高硫镍。 光亮镍在不同的镀层中具有不同的电位。 高硫镍镀层负电势最大，首先被腐蚀，其次是光亮镍镀层，最后是半光亮镍镀层。 由于不同镀镍层之间存在电位差，有效地延缓了基体的腐蚀。 速度，从而提高涂层的耐腐蚀性能。 随着工业的不断发展和科学技术的进步，镀镍技术得到了迅速的发展。 目前行业内有镀黑镍、冲击镍、复合电镀镍等工艺。 一些常见的镀镍工艺[191]如下： (1)常见的镀镍液成分及工艺320.350。 硫酸镍(g/L)-300_氯化镍(g/L)30。—45-硼酸(g/L)35。 -45香草醛(g/L)0.05.0.15十二烷基硫酸钠(g/L)O、05.0.15甲醛(mi/L)0.2。
0.3 水合氯醛 (mi/L) 3SB-1 (ml/L) 0.08-0.15SB-2 (ml/L) 0.08-0.15 pH 值 3.5.4.53.5 。 4.8 4.0-4.5 温度（℃） 48.5250-6050-55 阴极电流密度/（A/din2） 2.32-31.5-2.5 1.3 Zn。 镍合金电镀研究现状随着现代工业生产和科学技术的进步，单一的金属镀层已不能满足人们对金属表面综合性能的要求。 电镀金属合金是提高金属镀层性能的有效方法。 它利用不同金属欠电位电沉积的原理，添加适当的络合剂，实现两种不同金属离子的共沉积[2]，可以达到高耐磨性和耐高温性。 该合金镀层具有性能好、耐腐蚀性强的优点。 目前常见的合金镀层主要有锌基、镍基和铜基合金。 实际生产中多采用锌族和铁族元素形成的二元合金，其中以Zn为主。 镍合金、锌。 Fe合金引起了许多学者的关注。 据文献相关报道，当镍的质量分数为13%左右时，镍和锌的分子式为金属合金，其晶体结构为Y相。 具有较强的耐腐蚀性和耐磨性，是一般镀锌层的3%。 ~5 倍，具有良好的低氢脆性123-25]。 这十年来，紫。 镍合金涂层已广泛应用于汽车钢板、发动机部件、航空航天、家用电器和军工产品。 锌镍合金电镀液常见类型： 4 从环境角度考虑，氰化物电镀液的使用受到限制。 目前，常用的锌镍合金镀液主要分为两类：一类是酸性镀液体系，另一类是碱性锌酸盐镀液体系1261。
(1)酸性硫酸盐体系组成及工艺条件ZnSO4。 7H20 (g/L) - 6H20 (g/L) 硼酸 (g/L) 乙酸钠 (g/L) 1 柠檬酸 (g/L), Ttl 一, JpHT (℃) 一一一∽一…Dk （A／dm2） （2）酸性氯化物体系组成主要参数及其工艺条件 氯化锌（g/L） 70.80 氯化镍（g/L） 100-120 氯化铵（g/L） 30.40 硼酸（g/L） L)190.210乙酸钠(g/L)20-30添加剂72l-31.2添加剂SSA-853.5pH5.5。 5T（℃） 25.40Dk（A/dm2） 1.4 （3）一氯化硫酸盐类型组成及其工艺条件 主要参数 氯化镍（g/L） l0 硫酸锌（g/L） 150 硫酸镍（g/L） 90 铵氯化物(g/L) 110 硼酸(g/L) 20 葡萄糖酸钠(g/L) 60pH2-45T(℃) 20.50Dk(A/dm2) 2.7 硫酸盐.氯化物混合酸度镍合金镀液具有阴极电流效率高、沉积速率快、氢脆低、镀液废水易处理等优点。 (4)碱性锌酸盐体系组成及其主要工艺条件 氧化锌(g/L) 8-12 硫酸镍(g/L) 10.14 氢氧化钠(g/L) 100.140 乙二胺(g/L) 20.30 三乙醇胺(g/L) g/L) 30-50 镍络合物 材质 (g/L) 20.40 添加剂 (g/L) 8.14T (℃) 15.35Dk (A/dmz) 1-5 该碱性锌酸盐镀液分散能力好，遮盖能力强。 适用于较复杂的工件电镀工艺。
1.4 稀土元素在电镀工艺中的应用 1.4.1 稀土元素的化学性质与镧系元素相似。 它们也被称为稀土元素，常以“RE”表示。 根据量子力学，基态原子的电子排布由角量子数L和主量子数n决定。 稀土元素与外部电子结构的相似性决定了稀土元素具有相似的化学性质[27-301]，进而决定了其在元素周期表中的特殊位置。 1.4.2 稀土元素在电镀中的应用进展 我国稀土元素的主要分布特点：储量大、种类多、分布范围广、矿种齐全、综合利用价值高，为稀土元素的利用提供了良好的基础。我国稀土产业发展有利的前提条件[3ll． 1.4.3稀土元素对电镀层性能的影响自20世纪60年代以来，人们开始将稀土元素应用到钢中以改变其性能。 6 20世纪80年代后，中国学者成功地将稀土元素渗入钢材表层，以增强钢材的强度和耐腐蚀性。 此后，稀土元素逐渐应用于钢铁等金属的表面改性工艺中，特别是在材料改性、合金电镀和复合电镀技术领域取得了许多成果[32]。 31、1991年，钱大仁等人在镀铬液中添加稀土元素，在低电流密度下获得光亮镀层[3。 2004年，李福绍等人在硫酸盐系锌镍镀液中添加稀土元素。 其结果是，镀液不仅分散能力得到改善，而且阴极极化能力得到增强。 同时获得硬度高、耐腐蚀性强的锌镍合金镀层[34l]。
2007年，孙树平等人研究了稀土元素对电镀镍层的影响。 稀土元素的添加使镍晶体凝固，增强了耐腐蚀性[35I. 2009年，陆道荣等人。 研究了钪、钇和镧稀土元素对镍铁合金镀层的影响。 研究发现，在镀液中掺杂适量稀土元素制备的合金镀层的耐腐蚀性强于未掺杂稀土元素。 元素电镀[36-371。 因此，稀土元素在金属电结晶领域具有广阔的应用前景。 它们已用于锡、铜、镍和锌的电镀。 镍合金和镀锌。 铁合金等工艺。 1.4.4 稀土元素对合金镀层性能的影响 目前，许多学者针对稀土元素对金属合金沉积的作用机理进行了一定的研究工作，但未能提供准确的结论。并作出合理解释。 通过例138-391稀土元素对合金镀层的影响，学者们一致认为稀土金属离子作为合金镀层材料的添加剂，主要有以下作用：（1）增强合金镀层与被镀层之间的结合力。基质。 在电镀过程中，阴极被强烈极化。 作用使稀土离子容易变形并吸附在电极表面，从而改变电极与溶液两相界面的双电层结构...]。 在一定程度上阻碍了电极与溶液中放电颗粒的交换速度，阻碍了金属离子的还原，降低了交换电流密度，从而在较宽的电位范围内增强了阴极极化，产生明亮的光亮。电镀层电流密度范围变宽...]。 (2)增强合金镀层的耐腐蚀性能。 由于稀土元素化合物吸附在阴极表面，电沉积过程中阴极极化程度增强，导致晶核更小，结晶更细，合金组织更致密，得到了一定程度的改善。 合金涂层的化学和电化学腐蚀性能[42l。
(3)增强合金镀层的力学性能。 稀土离子在阴极表面的吸附抑制了表面金属离子的还原，增加了阴极过电位。 极化越强，越容易成核结晶，使结晶更加细致[431]。 稀土离子很容易吸附在晶面的“生长线”和“生长点”上，可以抑制晶体生长，从而使晶体颗粒变小，合金镀层更致密。 稀土离子的吸附增加了阴极上氢的析出电位，抑制了氢气的析出，减少了“氢脆现象”，增强了合金镀层的力学性能。 7 1.5 研究意义及内容 1.5.1 研究意义 目前，镀锌层作为钢材的保护层，占电镀总量的60%。 镀锌层为阳极保护层类型。 ，对钢材起到电化学保护作用。 随着科学技术的发展，人们对涂料的综合性能要求越来越高。 传统的镀锌工艺已不能满足要求，电镀锌基合金镀层的研究逐渐深入。 锌。 镍合金镀层是锌基合金镀层中一种新型的优良防护镀层。 含镍13%的锌镍镀层的耐腐蚀性是纯锌镀层的5倍以上，具有非常好的耐腐蚀性能。 由于其氢脆性低、易于机械加工、耐腐蚀和可焊接等优点，锌镍合金的应用范围越来越广泛。 本课题为合肥市科技计划项目。 我们选择研究铝合金基体上镍电沉积的动力学参数，并对铝合金上半光亮镍和锌的电镀进行了讨论。 Ni合金镀层的耐腐蚀性能。
其次，选取低碳钢（A3钢）进行Zn-Ni合金电镀研究，得到最佳工艺条件。 通过在镀液中添加适量的稀土铈盐和钇盐，分别讨论了稀土金属离子Ce3+和Y3+对合金的影响。 影响涂层耐腐蚀性能。 1.5.2本课题的研究内容（1）利用循环伏安法、线性扫描伏安法和计时电流法研究硼酸络合剂体系中镍电沉积过程的动力学参数。 对实验数据进行分析，得到镍电沉积反应的表观活化能、阴极转移系数和交换电流密度，并采用计时电流法测定镍电结晶的成核模式。 确定镀液的流量密度、温度、pH值等因素对半光亮镍镀层耐蚀性的影响，以确定最佳电镀工艺。 (3)在铝合金表面电镀锌镍合金，采用阳极极化法研究镀液温度、电流密度、pH值等因素对镀层耐蚀性的影响，确定最好的电镀工艺。 (4)在A3钢表面电镀锌镍合金，采用阳极极化法研究镀液温度、电流密度、pH值等因素对镀层耐腐蚀性能的影响，发现更合适的Zn-Ni合金镀层。 电镀工艺。 对Zn-Ni合金镀层耐蚀性的影响。 对Zn-Ni合金镀层耐蚀性的影响。 8 第二章实验内容与方法 2.1 主要化学试剂 表 2.1 实验所用主要化学试剂 1 2.2 仪器设备购买_农农 22 实验仪器 仪器名称 生产企业 型号 超声波仪器 天津恒高科技有限公司 D/Max-rB 型X射线衍射仪与公司相同。 J． 电化学工作站上海辰华仪器公司PIIS-2C精密pH计上海雷磁仪器厂WYI。 A型流量电压和电流稳定器电器 Power Co.，Ltd。50L，超级恒温浴 Co. ！ 上海FCL观察工厂EDS能量光谱仪英国斗牛犬30 I平衡Ehai Co.当Lu电流密度为零时，研究的电位是在三个I-Pole II路径中，当在开路或无限载荷条件下调用整个路径时，电极与相应参考之间的10个电势差研究了电极。
在可逆的电极系统中，开路电势是平衡电位，并且随时间变化的平衡电极电势可以通过随时间的变化而直观地反映出来。 对于腐蚀系统，可以从开路电位中推断出基材和金属涂层的平衡电位的变化趋势，并且可以对金属涂层的耐腐蚀性进行定性评估。 2.3.2线性电势扫描伏安曲线线性势势扫描伏安法是一种测试方法，它控制电极以恒定速率变化的电极电位，即连续变线，同时测量通过电极的响应电流，称为（LSV）（LSV） ）。 对于金属腐蚀系统，测量阴极和阳极极化曲线可以帮助我们了解腐蚀控制因子，影响因子和腐蚀机制。 同时，我们可以获得阳极钝电位，钝化电流密度和钝化电流密度。 腐蚀电流密度和相应的阳极过电势变化趋势是判断金属涂层的腐蚀性的主要基础之一。 为了研究金属钝化的现象，最方便，最常用的方法是通过控制潜在的极化来测量阳极极化曲线，并使用潜在的扫描速度来测量（0.1〜LMV/s1）的伏安曲线。图2.2它是金属钝化过程的阳极极化曲线。区域;在BC截面中，金属被钝化（过渡区），并且金属的溶解速率会随着电极电位的正数而迅速降低。 ）电离区，电位几乎对此阶段的电流没有影响。 在DE部分中，电流随着电势的积极转移而增加。
当前当前增加的原因是金属离子以高价形式（透视区）存在，这是由其他电极过程引起的。 如果可能发生02降水144]。 2.3.3环状伏安法循环伏安法（EI开始朝着电势的负方向扫描，扫向相应的电位，并改变扫描电势的方向，以相同的速率扫描回起始电位，然后电势反向进行再次，重复扫描【451。 / i。循环伏安图提供了可靠的实验数据，用于研究电极过程的动力学。 2.尝试2.3.4太妃糖曲线方程适用于电化学反应是控制步骤并且处于强极化区域的反应系统。 当该值在很大程度上更改时，当前密度值的对数值与超电势有线性关系，即：2a+btgf，其中a为taffy常数，b是taffy斜率，a和b是a和b反射电极是极化程度的重要参数。
将C作为纵坐标和f作为腹部，按照上述公式绘制图2.4：12图2.4图2.4塔菲曲线的示意图2.4根据图2.4，根据图2.4，阴极极化曲线和阳极极化曲线分别绘制。 与极化曲线保持切线，与两个切线线相对应的坐标分别是平衡电位的对数和交换电流密度LG（IO，A/CM2）的对数。 对于发生电化学腐蚀反应发生的系统，与两条切线相对相对应的坐标是表征样品的腐蚀状态的重要参数：自腐蚀电位E.基于涂层的耐腐蚀性性能。帆和自腐烂电流密度的对数值。 2.3.5 AC阻抗方法电化学AC阻抗光谱技术是最基本的电化学研究方法之一，在相关表面反应行为的研究中起着重要作用。 AC阻抗测试是将低频正弦电压叠加到外部DC电压上，并在稳态条件下对电解池作用。 电解细胞对输入低频正弦电压做出反应。 电压会产生一个响应，然后可以测量电解细胞的AC阻抗，以确定电解细胞中电极反应的模式。 当电化学系统达到AC稳定状态时，测量电势/电流或阻抗/入学的响应信号。 通过分析测量系统中相位，阻抗和时间输出之间的变化关系，可以测量相关电极系统中的电流。 化学反应，吸附和解吸，欧姆电阻，表面涂料和电极过程动力学参数和其他信息[47]，您还可以研究溶液的抗性，法拉达阻抗，界面电容和浓度障碍，并基于工作电气差异相关参数电极等效电路。
对于腐蚀系统中的锌 - 尼克涂层，通过测试涂层的AC阻抗来计算电极界面和溶液电阻F481的反应阻抗。 在本文中，上海公司生产的电化学工作站用于在3.50％NACL溶液中对或Zinc-合金涂料进行AC阻抗测试。 2.3.6 X射线衍射（XRD）X射线衍射主要用于复合结构分析，相分析和定量分析。 它也可用于确定颗粒半径，固体催化剂的粒径和无定形物质的结构分析。 它的工作原理：发射的原始X射线会导致晶体内原子中的电子产生相同频率的强制振动，同时产生的次级X射线具有与原始X相同的波长和弱强度-射线。 次级X射线会导致干扰，导致光线叠加或相互取消。 当射线之间的路径差为波长平面时，特定波长的X射线将以特定角度产生相互加强的衍射[49L：= n2（n = 1，2，3，3········· ······（2..1）中的公式，九是X射线的波长； D是晶体平面之间的间距，O是入射X射线和晶体平面之间的角度。 在液体中的镍涂料和锌 - 尼克合金涂层的腐蚀之前和之后测试样品。 测试条件：CU目标，KQ是L。 使用以下公式计算合金涂层中特定晶体平面的纹理系数（TC）F5。 TC（H材料） - 大喊...√2㈡2-3.7扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）使用聚焦的电子束在样品表面上逐点扫描和图像点。
其工作原理：从电子枪发出的电子光束在加速电压的作用下通过电磁镜片将其凝结成小探头，并且该探针在样品表面进行栅格扫描。 由于高能电子与物质之间的相互作用，样品会产生各种信息，例如二次电子，螺旋钻电子，发光发光和透射电子。 该信息与样本的外观以及一些物理特性和其他因素有关。 此信息可以通过闪烁器转换为光学信号，通过光电层管和放大器转换为电信号，并传输到图片管，该图像显示与电子束同步的扫描图像，并获得了扫描图像，并获得了特征的扫描图像样本的形态... i。 腐蚀前后层的明显形态会改变。 14第3章对镍电沉积过程动力学的研究随着科学，技术和行业的快速发展，人们对金属特性的要求越来越高。 轻巧和高硬度金属合金材料被广泛用于相关领域。 由于铝的全球知名度，输出仅次于铁，因此轻质金属合金材料引起了很多关注[52,53J。 铝和铝合金材料的硬度较低，耐磨损性较差，并且容易出现晶间腐蚀。 此外，在自然条件下，铝倾向于在其表面上形成薄薄的氧化物膜，易于损坏，尤其是在酸性（碱性）条件下。 迅速溶解，大大降低了其耐腐蚀性。 铝和铝合金底物的应用受到了极大的限制。 有必要用强烈的耐腐蚀膜覆盖表面，以实现保护目的。 154，S51通常可以用氧化处理。 ，其他涂料，电镀和其他实现方法。 镍的标准潜力是铝合金材料的保护性和装饰性涂层，吸引了很多关注，并已成为良好的金属保护涂层。
整合过程是两步连续的单电子传递，在阴极反应中用作中间吸附产物NiOH。 d. 参与阴极反应[59-62L。 在硼酸络合剂系统中，没有关于成核模式，活化能，转移系数和镍电结构的电流密度的报道。 在本文中，使用了循环伏击方法（CV）。 合金电位的基本机制。 3.1测试电动化学工作站测试循环伏特曲线，稳定的状态阴极极化曲线和镍电循环过程的正时电流曲线又依次。 在电化学测试中，使用了三个电极系统：工作电极为。 2厘米铝合金片剂，背面用环氧树脂绝缘胶带封闭，辅助电极是铂电极（面积为1.5×1.5cm2），并且参考电极充满甜汞电极饱和。 在本文中，在进行电化学测试之前，用不同类型的金相砂纸抛光了工作电极，然后除去油和氧化物，然后清除离子水超声。 实验中使用的试剂均分析纯净，并用除臭水制备溶液。 研究系统中使用的空白解决方案的组成：70.09 /·7H20，459 / L.累积实验中使用的溶液的组成：2409 /·6H20，559 / L MGS04'Hzo，459 /459 /和0.19 /。
3.2结果与讨论3.2.1在铝合金碱基中硼酸合成系统电镀过程的过程中，除了镍的沉积外，溶液中的其他离子也可能发生在溶液中。 动力学参数研究[63-64L。 在实验中，选择铝合金作为碱，并将硼酸连接的剂系统用作空白溶液。 为了确定铝合金电极材料的15个无氧化和反应的电势，在硼酸低音系统的空白溶液中测试了铝合金电极材料。 电化学稳定窗口。 '，e ['￥1E，v图3.1铝合金的循环伏特和硼酸低音系统中的和平曲线3。 IDFIG图3.1是无镍和氯化镍系统中铝合金的循环丝线曲线。 在1时，电流密度几乎为零。 当电势为1.40V时，阴极极电流密度开始缓慢增加。 当电势大于0.3V时，氧化电流开始显着增加，并且在电极表面出现了少量氧。 电势达到最大值O。在85V时，电流密度值达到最大值。 当向右扫描扫描时，电极电势到达0.25V，会出现降低峰。 从图3.1可以看出，在1.36V至1.58V的范围内，铝合金电极的空白溶液中的潜力不会发生。 窗口为1.36V'〜。 0.58V。
3.2.2分析镍沉积的循环伏特曲线3.2硼酸低音系统中镍的循环伏特曲线，并且清晰的速度为lomv /S。当电势被扫描为阴性时，阴极电流电流电流密度在。在0.85V时，它开始急剧增加。 在1.29V时，出现了降低的电流密度峰，镍的功率下沉峰的峰。 当扫描前势时，镍的结晶会导致。 1.1在0.85V的范围内。 161.潜力，发现随着扫描速度的增加，还原峰值的绝对值随着扫描速度的增加而增加。氧化电流的密度随着扫描速度的增加而增加，在所有循环伏特中，循环伏特和和平曲线的形状在不同的扫描速度基本上相似。 0.3.04-2.0-1.5-1.0-0.50.5e，V图3.3不同的扫描速率〜I- 沉积循环伏和和平曲线17 3.2.3镍电沉积过程的动态参数研究客观激活能力r舌头●s和e，v图3.4镍电沉积在不同温度下的曲线3。 镍电沉积反应的激活可能是重要的动态参数。
图3.4是在不同温度下镍电机的阴极极化曲线，速度为0.001V / s。 从图3.4可以看出，随着温度的升高，镍的沉积潜力逐渐移动，压倒性减小，表明升高温度会增加镍电的速度。 另外，随着温度的升高，镍功率沉积的当前密度也显着增加。 该现象表明，在不同温度下，在不同温度下的电流密度值与t配对。 1图片不在线之外，如图3.5（a）和（b）所示。 _28.3002-3“ _3 o'Clock P8 -40盛宴■0 0 0O。.。．1，t（ki）1，t（k1）（k1）（a）t1 = 0.030v（b）rl = 0.070V图3.5硼酸降临系统中沉积在硼酸降临系统中的LOGJ对。 1）log3．967·········l：：3--1）j = -5542.38：f1 = i- {一个1 1 1 1 1 1使用公式进行电化学反应以获得明显的激活可以计算公式'651：L.。
gj =一个“×！+b ...（3.2），72.303rt：b是常数，a是明显的激活能，j是电流密度，t是绝对温度。根据（3.1）3.2。 3.2转移系数3.6是镍电沉积的稳态阴极极化曲线镍是铝合金的正曲线。 。= 1 -2.303rt-do+_2。系数为常数，T是绝对温度，是阴极的压力，JO是交换电流密度。分别计算为0.514和4。
3.3时序电流方法图晶体晶体圆形方法图3.2表明镍的功率是功率。 O.在85V时，阴极电流密度开始出现。 当电势更高时，电流密度会迅速增加，而还原峰出现为1.29V。 当进行负扫描时，找到它。 1.12V出现一个相交点。 目前的潜力是镍 - 晶体核产生的潜力[651。 20图3.8在镍电沉积的不同电势下一次曲线3的不同电势3.图3.8在不同水平的电位位置下，镍电机的镍电沉积电流曲线。 从图中，电流在最初的1.3秒（即双电极层的充电电流）中迅速增加。 图3.8（靠近Y轴）瞬时电流是峰值电流减小后的稳定值，即镍电流电流的密度值。 在镍电沉积的初始阶段，镍晶体核首先是复杂的，并伴有原子收集和形成原子簇。 当前变化曲线的特征表明，在TM时，电流的快速增加和最大值IM，然后缓慢衰减。 阴极电流密度的增加是由于电活动范围的扩展，其中包括每个独立晶体核的生长以及晶体核数量的增加。 电流达到最大值IM后，晶体核覆盖了整个电极表面，并且电晶体电流显示扩散控制。 该扩散电流符合方程[∥71。
因此，镍的电晶体经历了核，核重叠或核生长扩散区的肤色的覆盖范围以及沉积物的结晶。 同时，发现当电势更为负时，IM增加并减少TM。 在不同水平的电力下，曲线最终趋向于光滑的电流。 基于随机分布在电极上的半球晶体核的扩散，无法在每个晶体核逐渐扩展的区域中形成新的晶体核。 表3.1显示了瞬时核和连续核机制的非差异方程：表3.1核机制公式 - ，2E11。 {bu exp [-1.2564（ /@tm）]} 2 / tm / lm：ZF是离子离子的摩尔电荷； d是扩散系数，c是离子物质质量的浓度。 否是核密度，是A。它是核速率常数； K和K7是反应速率常数，K = F87 [cm / d）1/2，k'= 4（87 [cm / d）1佗 /3。图3.9所示。 IM是在不同水平的电力下的峰值电流密度，而TM是系统到达IM所需的时间。 图3.9镍电沉积的电流。 时间不会导致子方程3.非 - （i / l。）2T /关系曲线。
从数字可以看出，当电势很大时，电极电势小于。 1.32V，随着阴极的过度潜在增加，镍的核形成方法接近瞬时核法。 根据表3.1，三维晶体核生长式以及连续核和连续核形成的数据以及图3.8的数据适合当前变化曲线。 它在瞬间的核电流曲线峰中相对陡峭。 在图3.9中，当级别跳跃为1.32V'〜时。 1.36V，镍沉积法符合瞬时核机制。 因为在高电位下，许多晶体核是在双重电机充电的短时间内形成的。 镍晶体主要体现在这些晶体核的生长中，因此是“瞬时核”。 当Level Leap Power所在时。 1.25V， - 。 1. 30V范围，镍电晶体成核形式，以连续形成核。 22 3.4本章的摘要（1）通过循环伏特曲线方法获得铝合金。 1.36V〜一个0.58V。 （2）通过阴极极化曲线和LGJ。 1 / T曲线和方程，在硼酸低音系统中30mV处的镍电沉积反应激活能力至106.34KJ / mol，以及A / CM2的托管传输系数。 0.514 / n，交换电流密度为4.62×10.4核法，1.25V〜一个1.30V，镍电球电球遵循连续的核法。 23第4章铝合金的上半灯镀镍抗性。 研究铝合金材料具有轻质质量，高强度和易于切割的优势，并且被广泛用于汽车，家用电器和建筑物轮廓领域[68-71]。
由于自然条件下铝合金的耐腐蚀性和表面装饰是不理想的，因此人们通常在铝合金表面上使用一层金属镍膜，以提高铝合金的耐腐蚀性和装饰[72-74L本章研究了在铝合金表面上电镀镍镀层的过程。 它采用了结合化学镀层和电镀T75,76的方法。 化学锌是在顺序铝合金中进行的[77,78i，电镀镍，酸性浅铜板和半灯亮镍板等，以及浸泡和天然腐蚀和天然腐蚀和