本文關(guān)鍵詞：無氰鍍銅工藝及鍍層結(jié)構(gòu)與性能研究

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【摘要】：氰化鍍銅工藝鍍液均鍍能力好,鍍層結(jié)晶細(xì)致,技術(shù)成熟,工藝簡單,但氰化物毒性巨大,開發(fā)出環(huán)保、安全的無氰鍍銅工藝來徹底取代氰化鍍銅工藝,是今后電鍍行業(yè)的發(fā)展趨勢。HEDP無氰鍍銅工藝,研究時間較長,具有諸多優(yōu)點,展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。目前已有的HEDP無氰鍍銅工藝還不是十分成熟,仍需進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化。為此,本文在前人研究基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,確定了該工藝的最優(yōu)鍍液配方和工藝條件,并對鍍層結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究探討。通過霍爾槽試驗,對工藝配方各組分及添加劑進(jìn)行篩選,探討各組分含量變化對鍍液性能和鍍層質(zhì)量的影響,初步確定新工藝配方成分,在此基礎(chǔ)上,采用正交試驗對基礎(chǔ)配方各組分和添加劑進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,確定最優(yōu)鍍液配方及工藝條件為HEDP210g/L,堿式碳酸銅7.7g/L,氫氧化鉀87g/L,碳酸鉀152g/L,鍍液pH值為10.5,溫度為50℃,添加劑T04 6.0mg/L,T12 3.7mg/L,T15 0.4mg/L,電流密度為1.5~2.0A/dm2。該工藝鍍液穩(wěn)定性良好,覆蓋能力強(qiáng),分散能力為61.6%,所得鍍層結(jié)合力良好,鍍層結(jié)晶細(xì)致,孔隙率低。該工藝應(yīng)用于鋼鐵件直接預(yù)鍍滾鍍銅,轉(zhuǎn)速為12r/min,電流控制在8A/kg,無論是否加入添加劑,鍍層結(jié)合力都可以達(dá)到工藝應(yīng)用要求,添加劑的加入會大大提高鍍層光亮度,但會降低滾鍍鍍速。通過陰極極化曲線、循環(huán)伏安曲線等電化學(xué)測試方法研究工藝鍍液電化學(xué)性能,采用掃描電鏡、X-射線衍射以及能譜對該工藝鍍層結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,試驗結(jié)果表明,該工藝體系的銅離子陰極還原反應(yīng)過程是不可逆的;銅含量、HEDP濃度、碳酸鉀含量、添加劑以及鍍液溫度都會影響鍍液陰極極化度,銅離子濃度越大,HEDP濃度和碳酸鉀含量越低,相對應(yīng)的鍍液陰極極化程度也會減小;溶液溫度越高,分子熱運動越劇烈,溶液中離子擴(kuò)散速度增加,濃差極化降低,陰極極化逐漸減少;加入適宜量混合添加劑后,銅沉積電位負(fù)移,陰極極化增大,陰極還原電流變小,銅離子沉積速度減慢,從晶體結(jié)構(gòu)上來看,是由于加入添加劑后,鍍層(111)晶面的衍射峰強(qiáng)度得到提高,有更多的能量用來促使晶核的形成,更有利于得到符合電鍍質(zhì)量要求的致密銅鍍層。鍍液溫度、電流密度、空氣攪拌等工藝條件影響鍍層表面微觀形貌、鍍層結(jié)構(gòu)和鍍層成份。在工藝允許條件范圍內(nèi),隨電流密度和鍍液溫度的增大,鍍層結(jié)晶晶粒越大、均勻性越差、致密度降低;鍍液溫度為30℃時,鍍層以(111)晶面為擇優(yōu)取向;鍍液溫度為70℃時,鍍層以(200)晶面為擇優(yōu)取向;鍍液溫度越高,鍍層中銅元素質(zhì)量百分比逐漸升高;空氣攪拌和加入適宜量添加劑(T04 6.0mg/L,T12 3.7mg/L,T15 0.4mg/L)會使鍍層表面晶粒更細(xì)致均勻,有利于得到質(zhì)量更好的銅鍍層。
【關(guān)鍵詞】：HEDP 無氰鍍銅 正交試驗 陰極極化 滾鍍
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ153.14
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 前言12
• 1.2 氰化鍍銅工藝的危害12-13
• 1.3 無氰鍍銅工藝研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4 HEDP無氰鍍銅工藝研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 HEDP無氰鍍銅工藝研究20-43
• 2.1 試驗方法20-23
• 2.1.1 試驗材料與設(shè)備20-22
• 2.1.2 HEDP無氰鍍銅基礎(chǔ)配方與工藝流程22
• 2.1.3 研究方法22-23
• 2.2 赫爾槽試驗結(jié)果與分析23-34
• 2.2.1 試驗結(jié)果評判標(biāo)準(zhǔn)23-24
• 2.2.2 鍍液組分的影響24-34
• 2.2.3 鍍液組分的確定34
• 2.3 正交試驗結(jié)果與分析34-41
• 2.3.1 正交試驗設(shè)計34-36
• 2.3.2 試驗結(jié)果分析36-37
• 2.3.3 影響因素分析37-41
• 2.4 HEDP無氰鍍銅工藝最優(yōu)配方及工藝條件41-42
• 2.5 本章小結(jié)42-43
• 第三章 HEDP無氰鍍銅工藝鍍液性能研究43-60
• 3.1 研究方法43-44
• 3.1.1 試驗儀器設(shè)備43-44
• 3.1.2 試驗裝置44
• 3.2 鍍液性能測試44-49
• 3.2.1 鍍液穩(wěn)定性44-45
• 3.2.2 陰極電流效率45-46
• 3.2.3 鍍液分散能力46-47
• 3.2.4 鍍液覆蓋能力47-48
• 3.2.5 沉積速度48-49
• 3.3 鍍液電化學(xué)性能研究49-58
• 3.3.1 陰極極化曲線的測量49-56
• 3.3.2 循環(huán)伏安曲線的測量56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-60
• 第四章 HEDP無氰鍍銅鍍層結(jié)構(gòu)與性能研究60-73
• 4.1 鍍層性能測試60-62
• 4.1.1 鍍層孔隙率60-61
• 4.1.2 鍍層結(jié)合力61-62
• 4.2 不同工藝條件對鍍層微觀結(jié)構(gòu)的影響62-71
• 4.2.1 鍍液溫度的影響63-65
• 4.2.2 電流密度的影響65-67
• 4.2.3 空氣攪拌的影響67-69
• 4.2.4 添加劑的影響69-71
• 4.3 銅鍍層耐蝕性測試71-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 HEDP無氰滾鍍銅工藝研究73-84
• 5.1 滾鍍的特點73-75
• 5.2 試驗設(shè)備及工藝流程75
• 5.3 工藝條件對滾鍍鍍速的影響75-81
• 5.3.1 電流對鍍速的影響75-77
• 5.3.2 滾鍍時間對鍍速的影響77-78
• 5.3.3 添加劑對鍍速的影響78-79
• 5.3.4 溫度對鍍速的影響79-80
• 5.3.5 滾筒裝載量對鍍速的影響80-81
• 5.3.6 滾鍍工藝條件的確定81
• 5.4 滾鍍銅鍍層外觀81-82
• 5.5 鍍層結(jié)合力82-83
• 5.6 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論與展望84-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果93-94
• 致謝94-95
• 附件95

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本文編號：1071291