本文關(guān)鍵詞：高穩(wěn)定性化學鍍鎳磷合金工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

高穩(wěn)定性化學鍍鎳磷合金工藝研究

李衛(wèi)清,曹建樹

(北京石油化工學院,北京102617)

摘　要:運用掃描電子顯微鏡研究了含稀土元素鍍液鍍層初期沉積形貌及組織結(jié)構(gòu),探討了稀土離子對化學鍍鎳磷的影響,并通過正交試驗對鍍層耐腐蝕性等性能進行了測試比較,取得了稀土復合鍍鎳磷合金的最佳配方。研究表明:在原有的化學鍍技術(shù)中引入稀土元素,晶粒細化,鍍液壽命延長,得到的整體非晶態(tài)鍍層耐腐蝕性提高。

關(guān)鍵詞:化學鍍Ni2P;稀土元素;耐蝕性中圖分類號:TG1741445　　文獻標識碼:A　　無論是零件或模具,其失效或破壞皆自表面或亞表面開始,因而表面強化技術(shù)是材料工程中最活躍而富有生命力的實用技術(shù)。在原有的強化技術(shù)中引入稀土,可以起到降低工藝溫度、提高使用壽命的效果,在性能,達到更好的技術(shù)要求,。本文考查了現(xiàn)有的化學鍍配方,進行了初步試驗,最后選定以硫酸鎳、次磷酸鈉為主鹽,加入絡(luò)和劑、緩沖劑及穩(wěn)定劑(稀土元素與某種穩(wěn)定劑的混合物)進行試鍍,并參考了國內(nèi)外近年來稀土在化學鍍中及稀土在電鍍中的研究成果,運用掃描電子顯微鏡,研究了加入稀土元素鍍液鍍層沉積過程、成分及組織結(jié)構(gòu),并對鍍層外觀、耐腐蝕性、硬度等性能進行了測試比較,分析了稀土在鍍液施鍍過程中的作用。

112　在100,p418±011,施鍍

112,22h(無稀土)、24h()。此時,不含稀土的鍍液已有微,含稀土的鍍液仍然清亮。鍍覆過程中不做補加,不分析成分。認為鍍液已基本沒有鍍覆能力時,測定每升鍍液每平方分米受鍍面積上累計鍍層厚度微米數(shù),并用它來表征及比較鍍液壽命。

用DJH2D型電解式測厚儀測得,普通鍍液:14519μm/(dm2?L);含Nd3+鍍液:15413μm/(dm2?L);含La3+、Ce3+、Pr3+鍍液:15616μm/(dm2?L)。

結(jié)果表明:含稀土添加劑鍍液在不補加、不分析的情況下,應用時間(24h以上)較普通鍍液(22h)長,累計鍍厚值高,使用壽命長。

2　鍍層性能

211　鍍層耐腐蝕性

1　工藝條件

化學鍍Ni2P鍍液配方很多,但并非所有的鍍液可與稀土元素匹配,在董人瑞等[125]研究的工藝條件基礎(chǔ)上,進一步對工藝條件、鍍層性能、合金組織進行研究。

111　鍍液組成及工藝條件

近年來,人們逐漸采用電化學方法,通過測定鍍層在NaCl介質(zhì)中的腐蝕電位評定耐蝕性。本文采用動電位掃描法測定鍍層在NaCl介質(zhì)中的極化曲線來評定鍍層的防腐蝕性能。

圖1是315%NaCl(pH415)溶液中動電位法測得的新鮮鍍層陰、陽極極化曲線。由實測的極化曲線可觀察到,強極化時極化電位與電流密度的對數(shù)成線性關(guān)系的塔菲爾區(qū)的存在,由陰極變化不大和Tafel常數(shù)基本相同的事實表明,3種鍍液得到的鍍層對陰極過程的影響不明顯。而與此同時,陽極極化卻隨鍍液不同變化較大。由數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)與計算機聯(lián)網(wǎng)得到的3種鍍層腐蝕電位值分別為:①無稀土鍍層:-01257V;②含Nd3+鍍層:-01236V;③含La3+,Ce3+,Pr3+鍍

鍍液組成及工藝條件:NiSO4?7H2O:28g/L;NaH2PO2?H2O:20g/L;NaAc:17g/L;冰乙酸:3mL/L;穩(wěn)定劑:2mg/L;潤濕劑:2mg/L;pH:4180。

施鍍時間:2h;

裝載量:110～112dm2/L。

稀土添加劑:①不加稀土;②Nd3+;③La3+,Ce3+,Pr3+:2mg/L。

溫度:80±2℃?42?

《新技術(shù)新工藝》?涂層技術(shù)性能研究　2006年　第11

期

層:-01218V。由外推法求得腐蝕電流,可定性做一比較,即:lgi①>lgi②>lgi③。由此可以認為:鍍液中加入稀土添加劑,不僅使沉積速度加快,而且鍍層含磷量增加。鍍層中具有更高熱力學穩(wěn)定性的Ni3P等NixPy類金屬間化合物的存在,導致了整個鍍層電位的正移及其耐蝕性的相應提高。由圖1可看出:磷含量的增加引起了電位的正移現(xiàn)象是非常明顯的

。

孔周邊的沉積形貌(×600)。從掃描電鏡上觀察到:含有稀土鍍液鍍層在孔周邊的沉積具有獨特之處�？字苓�(孔內(nèi)壁、孔邊緣)膜生長較快,胞粒較平面處粗大,而平面處膜相對穩(wěn)定。經(jīng)觀察:無稀土鍍液得到的鍍層無此現(xiàn)象。因此可以認為:含有La3+,Ce3+,Pr3+的鍍液對鍍件表面要求較普通鍍液低。

一些細小的缺陷能盡快掩蓋,使鍍層表面較光滑,鍍層致密。綜合上述現(xiàn)象不難看出:含稀土鍍液得到的鍍層晶粒細小,致密,對微小缺陷掩蓋性強。這是因為鍍液中加入Nd3+、混合稀土(La3+,Ce3+,Pr3+)在起作用。

3　結(jié)語

),鍍液利用率高,表

)加入稀土元素鍍液得到的鍍層,耐腐蝕性提

高,表現(xiàn)為腐蝕電流減小;

3)加入稀土元素鍍液得到的鍍層,鍍層晶粒細

小,對鍍件表面要求較普通鍍液低,對微小缺陷掩蓋

圖1　315%(pH415)溶液中鍍層極化曲線

212　鍍層合金組織及形貌研究

性強;

4)稀土元素在鍍液中的作用較明顯,有待于進

文獻[5]中對含稀土鍍液初期沉積層的表面形貌進行了分析研究,認為:鍍液中加入稀土元素可獲得更為細小的晶粒,工藝溫度降低為80±2℃。本文仍采用CAMBRIDGES2360掃描電鏡對鍍層合金組織進行觀察。圖2中觀察到,由于前處理不當,如原始蝕點、除油或活化不充分等,所造成的微觀表面上局部不能活化,進而導致Ni2P合金初期沉積過緩,生成的孔洞約15μm左右。孔洞周圍優(yōu)先沉積了許多胞狀Ni2P合金,內(nèi)部卻仍未沉積。這需要后續(xù)沉積的Ni2P合金將其覆蓋,若覆蓋不利,將最終形成一個孔隙,導致試件在應用過程中防腐不成功。這也充分說明了良好的適當?shù)那疤幚硎堑玫酵暾⒅旅躈i2P合金鍍層的必要條件之一

。

一步研究其機理。

本研究是材料工程研究的前沿課題,這一基礎(chǔ)性研究對擴大化學鍍在工程中應用范圍,改善和增強化學鍍原有性能具有較為深遠的應用價值。

[參考文獻]

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響[J].稀土,1996,17(1):42245.

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結(jié)構(gòu)的影響[J].中國稀土學報,2002,20:1292132.

作者簡介:李衛(wèi)清(1969-),女,碩士研究生,講師,主要研究

圖2　原始缺陷處鍍層放大　圖3　含La3+,Ce3+,Pr3+鍍　　照片(×1500)　　　　　　液沉積周邊的沉積形　　　　　　　　　　　　　　　貌電鏡照片(×600)

方向為材料表面工程。

收稿日期:2006年5月24日

圖3是加入La3+,Ce3+,Pr3+鍍液沉積115h

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責任編輯　王亞昆

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