镀层温度对从甲酸盐基电解质中沉积的Cu–Sn–Zn合金耐腐蚀性的影响

《Journal of the Indian Chemical Society》：THE EFFECT OF PLATING TEMPERATURE ON THE CORROSION RESISTANCE OF Cu–Sn–Zn ALLOYS DEPOSITED FROM A FORMATE–BASED ELECTROLYTE

Cu–Sn–Zn三元合金在甲酸盐基电解液中于碳基板上的电沉积工艺优化研究，分析不同温度（30-70°C）对电流效率（78.82%）、沉积速率（48.29μm/h）、涂层厚度（10.71μm）、显微硬度（455.95HV）及耐腐蚀性（0.0679mm/年）的影响，确定50°C为最佳条件，涂层形貌致密均匀且晶相稳定，验证甲酸盐电解液的可持续性。

　　

Rozainita Rosley | Nurun Najwa Binti Ruslan | Nur Azam Badarulzaman | Teh Ubaidah Noh

马来西亚敦胡先翁大学文凭课程中心，Pagoh高等教育中心，84600 Pagoh，Johor，马来西亚

摘要

Cu–Sn–Zn三元合金的电沉积作为一种比传统有毒涂层更安全的替代方案，引起了人们的兴趣。然而，基于甲酸盐的电解液（由CuCl₂、SnCl₂和ZnCl₂组成）的使用，以及电镀温度对碳基底上涂层性能的影响，目前仍缺乏研究。本研究探讨了不同电镀温度对Cu–Sn–Zn合金在碳基底上沉积时的阴极电流效率（CCE）、沉积速率、涂层厚度、显微硬度、耐腐蚀性、形貌、元素组成和相形成的影响。最佳电镀温度为50°C，此时CCE达到78.82%，沉积速率为48.29 μm/h，涂层厚度为10.71 μm，显微硬度为455.95 HV，腐蚀速率为0.0679 mm/year。扫描电子显微镜（SEM）观察到的形状不规则且分布不均，但细小孔洞和针孔较少；能量分散X射线光谱（EDX）显示元素组成为Cu 55.67 wt.%，Sn 29.31 wt.%，Zn 15.80 wt.%。X射线衍射（XRD）结果表明晶体结构稳定且取向均匀。这些发现表明电镀温度显著影响涂层质量和耐腐蚀性，证明了使用基于甲酸盐的电解液进行可持续合金沉积的可行性。未来的研究应探讨Cu–Sn–Zn三元合金涂层在珠宝基底上的长期耐久性和工业应用前景。

章节摘录

引言

电镀是一种提高金属表面耐腐蚀性的有效方法，从而延长材料的使用寿命（Rosley等人，2020年）。它还通过沉积保护层来提高耐磨性，增强暴露于摩擦或磨损中的组件的耐用性（Hamdy Makhlouf等人，2020年）。铜（Cu）是一种贵金属，具有耐腐蚀性、良好的延展性、柔韧性、耐用性等特性。

化学试剂

本研究中使用的试剂为实验室级产品。Alfa Aesar公司提供了无水氯化铜（II）（CuCl₂，98%）和无水氯化锡（II）（SnCl₂，99%）。碳材料由Kian Joo Marketing Sdn. Bhd.提供。无水氯化锌（ZnCl₂，98%）来自HmbG Chemicals公司，而丙酮（C₃H₆O，99.5%）和氯化钠（NaCl，99.5%）则来自Merck公司。氢氧化钾（KOH，85%）、甲酸钠（HCOONa，98%）和亚磷酸氢钠（NaH₂PO₂，99%）也用于实验。

CCE和沉积速率分析

温度是Cu–Sn–Zn三元合金电镀过程中的关键参数，因为它显著影响涂层性能和沉积效率（Iksanudin等人，2023年）。在不同电镀温度下，Cu–Sn–Zn三元合金的沉积效率表现出明显差异。在30°C时，CCE较低，仅为61.10%。这是由于离子迁移率受限和电化学反应速率较慢所致。

结论

本研究得出结论：电镀温度对基于甲酸盐电解液中沉积的Cu–Sn–Zn三元合金的性能有显著影响。最佳电镀温度为50°C，可同时实现高CCE、沉积速率、涂层厚度和显微硬度，并保持较低的腐蚀速率。在该温度下制备的涂层具有致密均匀的形貌、最小的缺陷、平衡的元素组成以及稳定的相结构。

CRediT作者贡献声明

TEH NOH：概念构思

未引用的参考文献

Mohammadpour和Zare，2020年；Yusron等人，2020年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本研究结果的财务利益或个人关系。

数据获取

数据可应要求提供。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

本研究未获得任何资助。