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硫酸盐体系三价铬电沉积厚铬

硫酸盐体系三价铬电沉积厚铬

作者：冯忠宝哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

铬镀层作为功能性镀层广泛用于要求高硬度、高耐磨的场合。因传统的六价铬毒性太大，人们希望采用三价铬电镀技术。氯化物体系三价铬电镀过程会产生对环境和人体有害的氯气，相比而言，硫酸盐体系三价铬电沉积更为环保。三价铬电沉积... 详细信息

铬镀层作为功能性镀层广泛用于要求高硬度、高耐磨的场合。因传统的六价铬毒性太大，人们希望采用三价铬电镀技术。氯化物体系三价铬电镀过程会产生对环境和人体有害的氯气，相比而言，硫酸盐体系三价铬电沉积更为环保。三价铬电沉积存在着镀层难以增厚的问题，研制一种具有持续电镀能力的镀铬工艺显得尤为重要。本文研究了不同硫酸铬浓度下的甲酸铵-羧酸I体系，确定了最佳硫酸铬浓度;并说明了甲酸铵、羧酸I和电镀工艺条件(pH、温度和电流密度等)对镀层厚度、光亮范围和粗糙度的影响，确定了最佳电镀工艺。为提高沉积速率，研制了甲酸钠-羧酸I体系。在不加入硫酸铵的情况下，获得了较大的沉积速率，为0.76μm/min，加入硫酸铵后镀速出现明显下降，但是光亮性变好。在甲酸钠体系中，研究了镀液成分及工艺条件对镀层厚度和光亮范围的影响，并就甲酸铵和甲酸钠体系中工艺条件的影响做了对比。为提高镀液持续电镀能力，研制了一种含有复合缓冲剂能够在常温下电沉积的镀液体系，通过正交试验和单因素实验得出其最佳甲酸钠、羧酸II(SS)浓度和最优的复合缓冲剂比例，并得到了20μm厚光亮的铬镀层。由SEM得知，硫酸盐三价铬电沉积得到的镀层表面是呈半球状凸起的瘤状物，随电沉积时间的延长而长大，热处理后凸起消失镀层出现微裂纹。经200℃热处理镀层硬度提高到835HV。由XRD谱图得知镀铬层为非晶态，200℃热处理后转变为晶态。本文使用平衡移动法研究了三价铬与甲酸铵、羧酸I和SS等不同配位剂的络合比例，计算了稳定常数;通过Material Studio模拟计算了Cr与各配位剂配位后的距离，为配位剂的选择提供了依据。通过MS计算发现，铵离子由于溶液中氢键的作用在硫酸盐和氯化物两种体系中会显示出不同的配位距离，这就解释了铵离子在两种体系中的不同作用机理。文章还研究了甲酸铵、甲酸钠和羧酸I浓度对阴极极化曲线的影响。由循环伏安曲线得知，三价铬的还原分两步进行，Cr→Cr和Cr→Cr，羧酸I会使第二步还原电势负移，这样更加剧了析氢的进行，电流效率降低。电化学阻抗谱验证了三价铬还原是分两步进行的，在还原过程中会出现活性物质的吸附，此种物质以电感形式存在于等效电路中。

关键词：三价铬硫酸盐体系厚铬复合缓冲剂配位距离 MS

多孔结构镍钴基硒化物的制备及其电催化氧化尿素性能

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材料与冶金学报 2023年第6期22卷 582-587页

作者：任丽丽张婉婷解二伟乔永莲张悦冯忠宝航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110034 东北大学冶金学院沈阳110819

尿素氧化反应(urea oxidation reaction, UOR)是直接尿素燃料电池的核心反应进程,其关键步骤是高效尿素氧化电催化剂的制备.本文中将电沉积法与去合金化法相结合,成功制备出多孔网状结构Ni-Co-Se-1催化剂,并研究了其电催化氧化尿素的性... 详细信息

尿素氧化反应(urea oxidation reaction, UOR)是直接尿素燃料电池的核心反应进程,其关键步骤是高效尿素氧化电催化剂的制备.本文中将电沉积法与去合金化法相结合,成功制备出多孔网状结构Ni-Co-Se-1催化剂,并研究了其电催化氧化尿素的性能.结果表明:该催化剂表现出优异的尿素氧化活性和稳定性,催化起始电位为1.29 V (vs.RHE);当电流密度为100 mA/cm2时,尿素氧化电位为1.38 V (vs.RHE),塔菲尔斜率为70.50 mV/dec,Cdl值为102.29 mF/cm2;当电流密度为10 mA/cm2时,催化剂的工作电位在12 h内基本保持不变;催化剂良好的尿素氧化催化性能主要与其较大的电化学比表面积(ECSA)和较小的电荷转移电阻有关.

关键词：去合金化镍钴基硒化物燃料电池尿素氧化电催化

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电镀Zn-Ni合金研究进展与应用现状

材料科学与工艺 2017年第4期25卷 1-10页

作者：安茂忠冯忠宝任丽丽张锦秋杨培霞新能源转换与储存关键材料技术工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001

Zn-Ni合金镀层以其良好的耐蚀性、低氢脆性而成为替代锌镀层和镉镀层的优良镀层.本文介绍了电镀Zn-Ni合金的应用现状,分析对比了酸性体系和碱性体系电镀Zn-Ni合金的特点,重点概括了碱性Zn-Ni合金镀液体系中配位剂和添加剂的研究进展,并... 详细信息

Zn-Ni合金镀层以其良好的耐蚀性、低氢脆性而成为替代锌镀层和镉镀层的优良镀层.本文介绍了电镀Zn-Ni合金的应用现状,分析对比了酸性体系和碱性体系电镀Zn-Ni合金的特点,重点概括了碱性Zn-Ni合金镀液体系中配位剂和添加剂的研究进展,并对电镀Zn-Ni合金未来的发展进行了展望.

关键词：电镀 Zn-Ni合金镀液体系配位剂添加剂

环保型三价铬电沉积功能性铬层研究现状及发展

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电镀与涂饰 2013年第3期32卷 44-49页

作者：冯忠宝屠振密胡会利哈尔滨工业大学(威海)应用化学系山东威海264209

功能性镀铬层具有优良的硬度和良好的耐磨性、耐蚀性,环保型电沉积功能性铬是近几年发展起来的。分析了三价铬电沉积不能增厚的原因,讨论了镀层增厚的具体措施,如提高主盐浓度、选择适宜的组合配位剂、降低镀液的pH以及采用脉冲技术等,... 详细信息

功能性镀铬层具有优良的硬度和良好的耐磨性、耐蚀性,环保型电沉积功能性铬是近几年发展起来的。分析了三价铬电沉积不能增厚的原因,讨论了镀层增厚的具体措施,如提高主盐浓度、选择适宜的组合配位剂、降低镀液的pH以及采用脉冲技术等,对环保型功能性铬电沉积的发展进行了评述。

关键词：三价铬功能铬镀层脉冲电镀环保

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钢线材硫酸盐体系电镀纳米晶锌镀层工艺研究

材料科学与工艺 2015年第4期23卷 23-29页

作者：李庆阳刘礼华冯忠宝孙杰安茂忠江苏法尔胜泓升集团有限公司江苏江阴214434 哈尔滨工业大学化工学院哈尔滨150001

为了克服传统线材高速电镀锌工艺存在的镀层耐蚀性能差问题,研究了硫酸盐电镀纳米晶锌镀层的工艺.采用场发射扫描电子显微镜、透射电镜和X-射线衍射技术对镀锌层的表面形貌及晶粒尺寸进行了表征,利用极化曲线和线材缠绕试验对纳米晶锌... 详细信息

为了克服传统线材高速电镀锌工艺存在的镀层耐蚀性能差问题,研究了硫酸盐电镀纳米晶锌镀层的工艺.采用场发射扫描电子显微镜、透射电镜和X-射线衍射技术对镀锌层的表面形貌及晶粒尺寸进行了表征,利用极化曲线和线材缠绕试验对纳米晶锌镀层的耐蚀性能和延展性能进行了研究.结果表明:在基础硫酸盐镀液体系中,仅通过改变脉冲电镀参数并不能得到纳米晶锌镀层;而在含有唯一添加剂(晶粒细化剂1 g/L)的基础硫酸盐镀液体系中,通过对双脉冲电镀参数的优化,得到了平均晶粒尺寸为31 nm,结晶细密、平整、光亮的纳米晶锌镀层;该纳米晶锌镀层在低碳钢板材和线材表面重现性良好;纳米晶锌镀层的耐蚀性能优于传统粗晶锌镀层,且具有良好的延展性.

关键词：电镀锌脉冲电镀纳米晶连续镀线材

在离子液体[BMIm][BF_4]中电沉积光亮金镀层（英文）

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无机化学学报 2018年第1期34卷 142-150页

作者：宋云鹤杨培霞连叶冯忠宝张锦秋安茂忠哈尔滨工业大学化工与化学学院城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150001

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIm][BF_4])中以HAuCl_4·3H_2O为主盐、通过添加5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)和胞嘧啶可得到色泽光亮、厚度达1.5μm的金镀层,沉积过程中阴极电流效率可达到100%。SEM和XRD测试结果表明,DMH和胞... 详细信息

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIm][BF_4])中以HAuCl_4·3H_2O为主盐、通过添加5,5-二甲基乙内酰脲(DMH)和胞嘧啶可得到色泽光亮、厚度达1.5μm的金镀层,沉积过程中阴极电流效率可达到100%。SEM和XRD测试结果表明,DMH和胞嘧啶具有细化晶粒、平整镀层的作用。电化学测试结果表明,DMH可分别与Au3+、Au+形成配合物[Au(DMH)4]-、[Au(DMH)2]-,抑制了还原过程的表面转化步骤,从而增加了阴极极化,起到光亮镀层、细化晶粒的作用;胞嘧啶可在金核表面吸附,从而可以进一步光亮镀层、细化晶粒,与DMH有协同作用。循环伏安测试研究了镀液的电化学行为,研究表明在此体系中Au3+的还原为两步还原过程,分别为Au3+→Au+和Au+→Au。此外DMH和胞嘧啶的添加不会带来副反应。

关键词：金镀层离子液体电沉积 5-5二甲基乙内酰脲胞嘧啶