论文部分内容阅读
Ni-Co合金镀层具有优良的电磁性能和耐腐蚀性能，在机械、电子、航空航天等领域有重要应用。随着材料表面工程技术的发展，二元和多元合金镀层日益受到重视。三价铬及其合金镀层具有耐高温、耐腐蚀和低毒等特点，成为研究的热点。关于在Q235基体上电沉积Ni-Co-Cr合金镀层尚未研究，本文根据镀液的电化学特征确定镀液组成和工艺参数，制备出具有良好耐腐蚀性能的Ni-Co-Cr合金镀层。采用稳态极化曲线、交流阻抗谱等方法研究了合金共沉积的电化学规律。Ni-Co为异常共沉积，Ni-Co-Cr共沉积比三价铬单独沉积更容易，且为不可逆过程；糖精在一定范围内增大了阴极极化，促进三价铬共沉积；pH值为2.5时阴极极化作用最大，有利于Cr在阴极的沉积；温度升高，极化作用减弱，阻碍铬在阴极沉积；陈化有利于铬的析出和提高镀液稳定性。开路电位下合金共沉积过程受电化学和浓差极化混合控制；当电极电势负移到-0.6V时，电极过程转为完全由电化学控制，随着电位负移，低频区的吸附特征加强。电沉积Ni-Co-Cr合金镀层较合适的镀液组成和工艺条件是：90g/LCr2(SO4)3.6H2O，10g/L NiSO4.6H2O，1.5g/L CoCl2，20g/L H3BO3，10g/L柠檬酸，10g/L柠檬酸三钠，8g/L添加剂，1g/L糖精，pH值2.5，镀液温度25°C，电流密度为6A/dm2。该工艺下制备的合金镀层表面光亮致密，镀层成分为：10.25%Cr、21.2%Co、68.55%Ni，平均晶粒尺寸为8.6nm。增大主盐中铬浓度为100g/L后，获得铬含量为15.7%的Ni-Co-Cr合金镀层，同时镀层结构由纳米晶转变为非晶态。Ni-Co合金镀层镀态时为纳米晶，晶粒尺寸约为10.3nm，硬度达到605.5HV2N；热处理后晶粒逐渐粗化，400℃热处理后晶界逐渐松弛，500℃热处理后镀层表面出现针状氧化物，显微硬度下降。随着腐蚀时间延长，镀态镀层在3.5%NaCl溶液中耐蚀性虽然下降，但经过720h腐蚀仍未出现点蚀孔。极化曲线和阻抗谱测试表明，热处理后Ni-Co镀层在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性下降，500℃热处理后由于镀层表面生成氧化膜，耐腐蚀性稍提高；在10%NaOH溶液中，随热处理温度升高镀层的耐蚀性先降低后增强，400℃热处理后镀层耐蚀性最差；在10%H2SO4溶液中，随着热处理温度升高镀层耐蚀性下降。在3.5%NaCl溶液中240h浸泡腐蚀实验表明镀态及热处理后Ni-Co合金镀层具有优异的耐蚀性。随着热处理温度的升高，非晶态的Ni-Co-Cr合金镀层发生部分晶化。极化曲线分析表明，随着Ni-Co-Cr镀层中Cr含量增加，镀层耐腐蚀性增强。阻抗测试结果表明，随着腐蚀时间延长，镀层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性逐渐降低。极化曲线和EIS测试表明，Ni-Co-Cr镀层在10%NaOH溶液中有很强的耐蚀性。镀态合金镀层在3.5%NaCl溶液中耐蚀性最好，500℃热处理后镀层发生晶化，耐蚀性急剧下降。在10%H2SO4溶液中镀态镀层处于小孔腐蚀诱导期，随着热处理温度升高，镀层耐蚀性下降。中性盐雾试验100h后镀层表面仍然光亮，没有腐蚀现象。制备出表面平整光亮的Ni-Co/Ni-Co-Cr梯度镀层。镀态镀层在3.5%NaCl溶液中的极化电阻最大，耐蚀性最好，400℃热处理后镀层耐蚀性强于300℃热处理镀层，500℃热处理后镀层耐蚀性最差。400℃热处理后梯度镀层在10%H2SO4溶液中表现出优于镀态镀层的耐蚀性。梯度镀层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性不如Ni-Co-Cr镀层，在10%H2SO4溶液中耐蚀性比Ni-Co-Cr镀层好。