论文部分内容阅读
论文研究了添加纳米稀土CeO2对酸性Ni-P化学镀层微观结构及耐蚀性能的影响。在前期试验研究化学镀的基础上,在低碳钢基体表面制备Ni-P/CeO2复合镀层。借助超声波震荡分散CeO2纳米颗粒;环境扫描电镜（E-SEM）对镀层晶粒微观形貌及浸泡试验的腐蚀形貌进行观察;透射电镜（TEM）对镀层晶粒结构观察;能谱（EDS）测定添加稀土对镀层化学成分的影响;X射线衍射仪（X-ray）对镀层晶体结构进行表征;恒电位仪进行电化学极化曲线（Tafel曲线）测定等。试验结果表明:稀土纳米颗粒CeO2合理加入量为（1825）g·L-1,通过充分搅拌震荡,分散效果达到最佳。添加稀土能有效地提高镀层P含量（12%以上）。利用透射电子显微镜（TEM）对晶粒微观结构进行观察,借助X射线衍射仪对晶体结构分析,发现:添加稀土元素后晶体择优生长状况发生了改变,晶态结构也发生变化;Ni-P镀层呈部分非晶态并伴随Ni纳米晶,而Ni-P/CeO2复合镀层则完全是非晶态,添加稀土后,晶胞结构变得更加圆整致密,晶粒更细小且达纳米级。主要因为稀土与Ni-P镀层复合共沉积,提高了沉积电位和界面能,阻碍Ni沉积,相比之下,却使P形核数目增多,保证镀层形成非晶态所需P的含量。腐蚀试验观察表明:添加稀土后,镀层孔隙率降低,由原来局部点蚀变成均匀化腐蚀且腐蚀程度降低。在酸性镀液沉积过程中,部分离子Cen+（n=3,4）吸附在金属与液相双电层之间,阻碍晶粒Ni沉积,而提高P含量。恒电位仪进行Tafel极化曲线测定,发现:添加稀土前后镀层虽都呈负电位,但添加稀土后,复合镀层电位正移,腐蚀电流密度降低1个数量级。由电化学原理可知,腐蚀电位正移,电流密度变小,耐蚀性得到提高。此外,还研究了镀后时效热处理对镀层晶体结构、显微硬度等方面影响。研究发现: 450℃2.5h时效热处理过程中,两种镀层均发生了Ni的纳米晶化和Ni3P相的沉淀析出,而Ni-P/CeO2复合镀层中还伴随产生NiCe2O4尖晶石相、纳米CeO2等相析出,并优先偏析钉扎在晶界、微孔等缺陷处。经过时效处理后,晶粒间缺陷得到有效填充和充分扩散,从而有效提高了致密度,显微硬度高达1000HV。主要由于在时效时,纳米稀土颗粒伴随Ni、P复合共沉积,填充在晶界等缺陷处,净化晶界,降低P、S等杂质元素活性;在晶界、孔隙等处生成致密氧化物CexOy,弥散强化作用,降低孔隙率,有效地提高致密度和耐蚀性。