电沉积法制备Cd/Sn合金的研究开题报告

1. 研究目的与意义

从18世纪40年代开始,就陆续发表了有关电镀合金方面的文献资料。最早得到的电镀合金是贵金属合金和铜-锌合金。由于电镀合金镀层具有许多单金属不具备的优异特性等特点。例如:具有较高的硬度耐磨性和致密性;较高的耐蚀性和耐高温特性;良好的磁性和易钎焊性以及美丽的外观等,电镀合金的研究和应用越来越受到人们的重视。目前已被广泛用在国民经济和国防的各个领域中,并得到了迅速的应用和发展。

随着现代工业和科学技术的飞速发展，对材料表面的性能提出了越来越高的要求，不同类型的合金镀层可以得到各种特殊的表面性能。由于电沉积制备的合金具有如高的耐蚀性、高的电催化活性和磁性以及优良的机械性能等优异性能，而被广泛应用于工业上作为功能表层材料。电沉积合金的性能取决于电沉积形成合金的相组成及结构，它们与电沉积的条件有密切的关系，选择适当的电沉积条件将可使所得合金镀层为一定的相组成，从而可获得某一特定性能的材料。因此，了解电沉积条件对电沉积功能合金相组成的影响具有重要的意义，现场测量技术将有助于适宜电沉积条件的控制，以便获得所需的合金。

镉锡合金镀层表面呈半光泽的银白色或无光泽的灰白色，当锡含量在20%到40%之间时，镀层有较高的耐腐性能，对黑色金属而言属于阳极性镀层，在高温高湿盐雾和海洋性气候条件下，外层颜色几乎无变化，由于镉锡镀层有较高的防护性能，所以厚度可以很薄，这对于紧固件和有公差配合的零件是非常优越的，除此之外，镉锡合金镀层还有很好的锡焊性能，可以减少大量的辅助劳动。

2. 国内外研究现状分析

目前黑色金属表面上的防腐装饰性镀层有:铜 镍 铬,铜锡合金 铬,锌铜合金 铬,镉 铬酸盐钝化和锌 铬酸盐钝化等。但这些镀层都有一个共同缺点镀层厚度必须在30微米以上才能达到此较好的防蚀目的。由于镀层过厚以致影响精密配合,影响弹性元件的弹性系数,需要耗费大量金属材料和工时等。而含锡27%左右的镉锡合金镀层则反之。实验结果表明,3微米的镉锡合金镀层,其防腐蚀性能超过30微米的其它镀层。如果采用镉锡合金镀层,既能克服上述各种镀层的缺点,又能作为代镍镀层,以节约大量镍材。

镀取镉锡合金镀层的方法有二种:一种是在金属零件上先镀一层锡,再镀一层镉,然后进行热处理使二种金属相互扩散而形成合金；另一种方法期直接在镀槽中镀取合金镀层。前者由于操作手续繁复,已逐渐为后者所取代。镀镉锡合金的电解液一般有氟硼酸盐、氟硅酸盐、焦磷酸盐、氯氟化物和碱性氰化物等。由于焦磷酸盐和氟硅酸盐镀液不够稳定,碱性氰化物镀液的电流效率又比较低,所以国外大多采用氟硼酸盐镀液。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

l1.cd/sn合金的制备及工艺研究：考察电流密度，金属浓度比，添加剂种类及沉积时间、温度的影响。

2.cd/sn合金的结构表征：采用x射线衍射(xrd)、电感耦合等离子体（icp）、扫描电子显微镜（sem）、投射电子显微镜（tem）进行结构表征。

4. 研究创新点

合金材料的性能及其优良，目前被广泛应用于许多领域，合金材料一般采用传统的工艺方法进行制造，需要经过多道繁杂工序才能制成，成本高，效益低，工艺复杂，而且生产出的合金含有较多杂质。电沉积法制备合金工艺简单，具有镀层平整性、光亮度好，色泽逼真，装饰效果好，耐腐蚀和适宜硬度等优点，能实现连续化生产，成本低，结晶细密。电沉积法制备合金拥有传统方法所不具备的机械性能。因此，利用电沉积法制备Cd/Sn合金技术的研究与广泛应用具有广阔前景和应用价值。

本文拟在常温常压中性体系中通过恒电位电沉积制得Cd/Sn合金，符合绿色化学发展要求，体现绿色、环保的特点。