本文關(guān)鍵詞： 離子液體 Zn-Co合金 三維成核 Zn-Sn合金 抗腐蝕性能　出處：《陜西師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：離子液體又稱室溫熔鹽,是指在室溫或者室溫附近的溫度下由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的液態(tài)物質(zhì)。作為一種新型溶劑,離子液體具有較寬的電化學(xué)窗口和液相溫度范圍、較高的導(dǎo)電性、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。Zn-Co合金和Zn-Sn合金有很多優(yōu)良的機(jī)械性能和化學(xué)性能,比如抗腐蝕性能,延展性,耐磨性以及可焊接性,被廣泛應(yīng)用于鋼鐵的防護(hù)性鍍層、汽車部件、電子產(chǎn)品零件等工業(yè)領(lǐng)域。但是,目前獲得這些合金的體系多是水溶液體系,需要加入絡(luò)合劑或者添加劑,而這些絡(luò)合劑或者添加劑對(duì)環(huán)境有危害。因此有必要尋找一種對(duì)環(huán)境友好的溶劑。本論文主要研究了Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)在[EMIm][BF4]溶液中和在[EMIm][BF4]-H2O的溶液中的電化學(xué)行為,以及沉積電勢(shì)、溫度等對(duì)Zn-Co氧化還原過(guò)程、表面形貌和Zn-Co合金沉積層中成分含量的影響；同時(shí)對(duì)Zn(Ⅱ)和Sn(Ⅱ)在ChCl-EG低共熔離子液體中的電化學(xué)行為、電沉積過(guò)程中金屬鹽的不同濃度、沉積電勢(shì)、鍍液溫度對(duì)Zn-Sn沉積層的形貌、組成成分、耐腐蝕性能進(jìn)行了研究。在研究中使用了環(huán)境掃描電子顯微鏡研究了不同沉積條件下所得到的沉積層的表面形貌,X-射線能譜儀分析了沉積層的化學(xué)成分,X-射線衍射儀研究了沉積層的晶體結(jié)構(gòu)。首先用循環(huán)伏安法分別對(duì)不同濃度的Zn(BF4)2和Co(BF4)2在[EMIm][BF4]溶液中的電化學(xué)行為進(jìn)行研究,歸屬了在新體系中Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的析出電勢(shì)和相應(yīng)金屬的溶出電勢(shì)。然后對(duì)Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm][BF4]體系的循環(huán)伏安過(guò)程進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)Co的溶出峰從-0.52 V向-0.65 V負(fù)向移動(dòng),而Zn的溶出峰從-1.09 V到-0.87 V正向移動(dòng),證實(shí)了Zn-Co共沉積的實(shí)現(xiàn)。其次對(duì)Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm][BF4]-H2O體系的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究,隨著水的比例的增加,金屬離子的還原峰電流和溶出峰電流均明顯增大。水含量的變化對(duì)金屬離子的還原電勢(shì)影響不明顯,但是對(duì)金屬離子的還原電流影響比較大。當(dāng)水含量從2.5%增加到10%,Zn(Ⅱ)的還原峰電流從1.82×10-4A增加到3.69×10-4A,且Zn(Ⅱ)的還原電位從-1.51 V負(fù)移到-1.59 V。在Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm][BF4]電沉積Zn-Co合金的過(guò)程中,研究了鍍液溫度、沉積電勢(shì)對(duì)Zn-Co合金沉積層的外觀,表面形貌以及化學(xué)組成的影響。隨著溫度升高,離子液體的黏度降低,鍍液中離子遷移速率加快,沉積速率增大,Zn-Co合金沉積層外觀粗糙；沉積電勢(shì)越負(fù),合金中Zn含量增加,沉積層表面平整致密。在Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm][BF4]-H2O溶液中,隨著水的加入,還原電勢(shì)負(fù)移,還原電流也明顯增大,導(dǎo)致Zn/Co核的生長(zhǎng)速率大于其成核速率。通過(guò)Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm] [BF4]和Zn(BF4)2-Co(BF4)2-[EMIm] [BF4]-H2O體系的不同掃速的循環(huán)伏安曲線的研究,可以得知Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)在金電極表面的還原是不可逆的過(guò)程,而且沉積過(guò)程受擴(kuò)散控制。并且測(cè)定了Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)在[EMIm][BF4]-H2O(5%)和[EMIm][BF4]溶液中的擴(kuò)散系數(shù)(D0),在[EMIm][BF4]-H2O(5%)溶液中的分別是2.37×10-5 cm2/s和2.55×10-cm2/s,而在[EMIm][BF4]溶液中的擴(kuò)散系數(shù)(D0)分別是3.92×10-6 cm2/s和4.77×10-6 cm2/s,說(shuō)明在[EMIm][BF4]-H2O5%(v/v)溶液中,Zn(Ⅰ)和Co(Ⅱ)的擴(kuò)散系數(shù)(D0)遠(yuǎn)大于在EMIm][BF4]中。使用計(jì)時(shí)電流法并且結(jié)合成核方式方程,研究了Zn-Co的成核機(jī)理。時(shí)間-電流瞬時(shí)變化曲線和成核無(wú)量綱方程表明,Zn-Co合金在金電極表面的沉積的成核機(jī)理是三維瞬時(shí)成核過(guò)程。在ChCl-EG低共熔離子液體中進(jìn)行了電沉積Zn-Sn合金的研究工作。研究了Zn(Ⅱ)和Sn(Ⅱ)在ChCl-EG中的電化學(xué)行為,以及鍍液成分、溫度和沉積電勢(shì)對(duì)在低共熔離子液體中得到的Zn-Sn合金的化學(xué)組成,形貌以及抗腐蝕能力的影響。在ZnCl2-SnCl2-ChCl-EG體系中,Zn的還原電勢(shì)和Sn的還原電勢(shì)差值最小,有利于實(shí)現(xiàn)Zn-Sn共沉積。而沉積電勢(shì)負(fù)移致使沉積層表面顆粒尺寸增大,合金膜中的Zn的含量明顯增加；并且溫度逐漸升高,沉積層中Zn含量也隨之增加。使用動(dòng)電位極化法對(duì)Zn-Sn合金的抗腐蝕性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,Zn-Sn合金膜的抗腐蝕性能主要取決于合金鍍層的形貌和化學(xué)組成(Sn的含量)。沉積電勢(shì)正移使得沉積層表面晶體顆粒變小,致密性提高,沉積層中Sn含量增大,因此抗腐蝕能力增大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ153.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1493300