铝及铝合金无氰浸锌工艺研究

摘要

在对无氰电镀技术现状进行了深入了解与分析的基础上，研究了浸锌温度、添加剂、锌盐及多元合金化等因素对无氰浸锌过程的影响，对比分析了不同配方浸锌溶液的浸锌效果；用扫描电镜（SEM）观察了不同浸锌液配方浸锌后试片浸锌膜的微观形貌，用能量色散X射线荧光仪（EDX）定量测定了浸锌膜组成成分的质量百分比；通过CHI600B电化学工作站测定了腐蚀电位随浸锌时间的变化关系，并对电镀后的试件进行附着力测试从而确定了无氰浸锌工艺的最佳配方及工艺条件。 本研究主要有以下内容和研究结果： 1、通常，无氰浸锌液中需添加两种或两种以上的添加剂以改善浸锌液的性能，实验选取了葡萄糖酸钠、硝酸纳、单乙醇胺及乙撑硫脲等做添加剂，利用扫描电镜、X-射线能谱仪及CHI600B电化学工作站，研究了络合剂和抑制剂对浸锌过程的影响。结果表明络合剂对浸锌过程有明显影响，葡萄糖酸钠和硝酸钠配合使用时效果较好，单乙醇胺则使浸锌层粗化；硝酸钠作为缓蚀剂，对一次浸锌稳定电位有较大影响，其较好的含量范围为1．0～3．0g/L；抑制剂可以有效控制浸锌反应速率，有效降低浸锌层中锌及其他金属元素的含量，使结晶细化。 2、为了优化无氰浸锌工艺以获得在高硅铝合金上结合力良好的镀层，研究了ZnO及Zn（SO4）2、Zn（NO3）2等不同阴离子锌盐对浸锌过程稳定电位和置换层结晶形貌的影响，并通过不同锌盐的对比试验进一步测验了抑制剂的作用。获得的优化无氰浸锌配方为：80．0 g/L NaOH，12．5 g/L NiCl2，0．6 g/L CuSO4，0．8 g/LFeCl3，25．0 g/L Zn（NO3）2，1．00 g/LNaNO3，12．50 g/L葡萄糖酸钠，0．20g/L乙撑硫脲。结果表明Zn（NO3）2的浸锌效果最好，得到相对薄而细致均匀的浸锌薄膜；硝酸锌与络合剂、抑制剂配合使用时浸锌效果最佳，所得镀层附着性能良好。 3、利用扫描电镜、X射线能谱仪及CHI600B电化学工作站，研究了温度对铝合金浸锌过程中稳定电位和置换层微观形貌的影响，考察了镀层的附着性能。结果表明随浸锌温度的升高，浸锌过程稳定电位正移，有利于结晶细化，25℃时得到的浸锌膜致密均匀，光滑连续，且浸锌层中Zn元素含量较低，Fe、Cu、Ni含量适中；随温度的继续升高，稳定电位负向移动，锌膜质量变差；当温度高于35℃时，浸锌膜出现脱落；电位-时间测试实验表明，20℃和30℃时浸锌过程发生异常反应，稳定电位出现较大的负向移动，25℃时稳定电位较正，且达到稳定电位的时间较短；镀层附着力试验表明20℃-30℃范围内镀层附着性能良好。 4、尝试在传统的四元合金无氰浸锌液中添加钴离子，通过改变无氰浸锌液的组成成分研究了金属离子对无氰浸锌的影响。试验通过扫描电镜观察浸锌层微观形貌以及X射线能谱仪对不同配方下浸锌层中各金属成分的分析，从而确定浸锌钴镍铁和浸锌钴镍铜以及浸锌钴镍铁铜比传统的四元合金浸锌液效果要好，Co2+的添加有利于结晶细化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2本研究的目的及意义

1.3文献综述

1.3.1铝及铝合金镀前处理概述

1.3.2浸锌工艺的发展

1.3.3无氰碱性浸锌液的研究

1.3.4浸锌法的优点和缺点

第二章实验材料、设备与方法

2.1实验材料

2.2实验设备及测试方法

2.3无氰浸锌工艺流程

2.4浸锌注意事项

2.5浸锌液配方的筛选与确定

第三章锌盐及添加剂对无氰浸锌的影响

3.1添加剂对无氰浸锌的影响

3.1.1络合剂对无氰浸锌的影响

3.1.2 NaNO3对稳定电位的影响

3.1.3抑制剂对无氰浸锌的影响

3.1.4结论

3.2锌盐对无氰浸锌的影响

3.2.1不同化合物对浸锌层微观形貌的影响

3.2.2采用不同锌化合物时浸锌层EDX分析

3.2.3不同锌化合物为锌源时浸锌时间-电位测试

3.2.4镀层附着性能

3.2.5结论

第四章浸锌温度对无氰浸锌的影响

4.1不同温度下浸锌层微观形貌分析

4.2不同温度下EDX能谱分析

4.3不同温度下稳定电位-浸锌时间测试

4.4附着力测试

4.5本章小结

第五章多元合金化对无氰浸锌的影响

5.1含不同金属离子的无氰浸锌溶液

5.2不同配方对浸锌层微观形貌的影响

5.3不同配方下浸锌层EDX分析

5.4本章小结

第六章总结

6.1结论

6.2创新点

6.3存在的不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文