Zn-Ni合金鍍層以其優(yōu)異的耐蝕性和良好的機(jī)械性能常作為鋼鐵基體表面的耐蝕性鍍層,但目前采用的酸性體系Zn-Ni合金鍍液分散能力較差,不適合于復(fù)雜零部件的電鍍,而堿性鋅酸鹽體系鍍液陰極電流效率較低,不利于工業(yè)化生產(chǎn),所以開(kāi)發(fā)一種具有較高陰極電流效率的堿性Zn-Ni合金鍍液顯得尤為重要。本文借助量子化學(xué)(QC)計(jì)算、分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬與具體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)弱堿性Zn-Ni合金鍍液輔助配位劑和添加劑進(jìn)行了篩選,通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了鍍液組成和工藝條件,并對(duì)所得Zn-Ni合金作為代Cd鍍層的可行性進(jìn)行了研究。在優(yōu)化好的鍍液中,研究了添加劑對(duì)鍍層和鍍液性能的影響。利用電化學(xué)測(cè)試技術(shù)研究了Zn-Ni合金電沉積行為。借助QC計(jì)算和MD模擬篩選了以5,5’-二甲基乙內(nèi)酰脲(DMH)為主配位劑的弱堿性Zn-Ni合金鍍液的輔助配位劑,最終選擇具有較大ΔE值、在鐵基體表面吸附能力較弱的焦磷酸作為輔助配位劑。通過(guò)QC計(jì)算得知,鍍液中最穩(wěn)定的配離子形式為1個(gè)焦磷酸分子和2個(gè)DMH分子與Zn²⁺或是Ni²⁺形成的螯合物結(jié)構(gòu)。利用QC計(jì)算和MD模擬,在上述選定配位劑的鍍...

【文章頁(yè)數(shù)】：153 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 電沉積Zn-Ni合金的發(fā)展概況
        1.2.1 酸性Zn-Ni合金鍍液
        1.2.2 堿性Zn-Ni合金鍍液
    1.3 Zn-Ni合金鍍層的耐蝕性和耐磨性
        1.3.1 Zn-Ni合金鍍層的耐蝕性
        1.3.2 Zn-Ni合金鍍層的耐磨性
    1.4 Zn-Ni合金電沉積行為研究
        1.4.1 Zn-Ni合金鍍液電化學(xué)行為的研究
        1.4.2 Zn-Ni合金鍍液動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算
    1.5 計(jì)算化學(xué)在電沉積研究中的應(yīng)用
        1.5.1 QC計(jì)算在電沉積中的應(yīng)用概況
        1.5.2 MD模擬的應(yīng)用概況
    1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及相關(guān)儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及藥品
        2.1.2 主要相關(guān)儀器
    2.2 QC計(jì)算和MD模擬
        2.2.1 QC計(jì)算
        2.2.2 MD模擬方法
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 Zn-Ni合金鍍液的配制
        2.3.2 電鍍Zn-Ni合金流程
    2.4 測(cè)試方法
        2.4.1 鍍層性能測(cè)試
        2.4.2 鍍液性能測(cè)試
第3章 Zn-Ni合金鍍液輔助配位劑和添加劑的理論篩選及其電鍍工藝
    3.1 輔助配位劑的理論篩選
        3.1.1 配位劑分子的QC計(jì)算
        3.1.2 配位劑分子的MD模擬
        3.1.3 配位劑分子與金屬離子的配位作用
        3.1.4 配位劑分子對(duì)鍍層形貌的影響
    3.2 添加劑的理論篩選
        3.2.1 添加劑分子的QC計(jì)算
        3.2.2 添加劑分子的MD模擬
        3.2.3 添加劑的實(shí)際應(yīng)用
    3.3 DMH體系電沉積Zn-Ni合金工藝研究
        3.3.1 鍍層Ni含量和鍍液陰極電流效率
        3.3.2 鍍層相結(jié)構(gòu)
        3.3.3 鍍層硬度
        3.3.4 鍍層耐蝕性
    3.4 Zn-Ni合金與Zn以及Cd鍍層性能對(duì)比
        3.4.1 Zn-Ni合金、Zn和Cd鍍層的微觀形貌
        3.4.2 Zn-Ni合金、Zn和Cd鍍層相結(jié)構(gòu)
        3.4.3 Zn-Ni合金、Zn和Cd鍍層的耐蝕性
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Zn-Ni合金鍍液中添加劑的影響和作用
    4.1 添加劑對(duì)鍍層和鍍液性能的影響
        4.1.1 添加劑對(duì)鍍層外觀和微觀形貌的影響
        4.1.2 添加劑對(duì)鍍層相結(jié)構(gòu)的影響
        4.1.3 添加劑對(duì)鍍層Ni含量和鍍液陰極電流效率的影響
        4.1.4 添加劑對(duì)鍍液陰極極化的影響
        4.1.5 添加劑在Zn-Ni合金表面的吸附
    4.2 添加劑對(duì)鍍層耐蝕性的影響
        4.2.1 添加劑對(duì)腐蝕前后鍍層相結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 添加劑對(duì)腐蝕后鍍層微觀形貌和接觸角的影響
        4.2.3 添加劑對(duì)Zn-Ni合金腐蝕產(chǎn)物組成的影響
        4.2.4 添加劑對(duì)鍍層電化學(xué)腐蝕測(cè)試的影響
    4.3 添加劑對(duì)鍍層耐磨性的影響
        4.3.1 添加劑對(duì)鍍層摩擦系數(shù)的影響
        4.3.2 添加劑對(duì)鍍層磨損輪廓和磨損率的影響
        4.3.3 添加劑對(duì)鍍層摩擦軌跡微觀形貌的影響
        4.3.4 添加劑對(duì)磨損后鍍層表面狀態(tài)的影響
        4.3.5 添加劑對(duì)磨損后鍍層硬度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 DMH體系Zn-Ni合金鍍液電化學(xué)行為研究
    5.1 配位劑對(duì)Zn-Ni合金鍍液電沉積行為的影響
        5.1.1 單一DMH作配位劑的鍍液
        5.1.2 DMH和Na₄P₂O₇·10H₂O為復(fù)合配位劑的鍍液
        5.1.3 鍍液Ni²⁺/Zn²⁺值和溫度對(duì)CV曲線(xiàn)的影響
        5.1.4 Zn-Ni合金電沉積速度控制步驟和傳遞系數(shù)以及擴(kuò)散系數(shù)
        5.1.5 Zn-Ni合金共沉積機(jī)理
        5.1.6 鍍液穩(wěn)定性
    5.2 添加劑對(duì)Zn-Ni合金鍍液電化學(xué)行為的影響
        5.2.1 添加劑對(duì)陰極極化的影響
        5.2.2 添加劑對(duì)速度控制步驟的影響
        5.2.3 添加劑對(duì)Zn-Ni合金成核過(guò)程的影響
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3805524