锌镍合金镀层的耐蚀性能研究.pdf

2010年增刊(2)
安徽化工
锌镍合金镀层的耐蚀性能硏究
张伟强,韩登峰,鲁道荣,邓君和
(合肥工业大学化工学院,安徽合肥23000
摘要:在低碳钢表面电镀锌镍合金薄膜。考査了pH值、电流密度和镀液温度等因素对镀层质量的影响。采用XRD与SEM研究镀层的结
构和形貌。选择3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质,用稳态法研究了镀层的耐蚀性能,得出了较有价值的结论。
关键词:电镀;锌镍合金;镀层结构;耐蚀性能
中图分类号:TQ153.2;TC174.42文献标识码:A文章编号:1008-553X(2010)パS2-0023-03
现代工业和科学技术的发展对材料的表面性能提
在镀液温度セ25℃,镀液pH=5.0条件下,考査不
出了越来越高的质量要求。近年来,为了改善镀锌钢同的电流密度下,镀层在3.5%NaCL溶液中的耐蚀性能。
铁制品的耐蚀性,由电镀纯锌向电镀锌基合金方向实验中电流密度分别取10mA/cm2、15 MA/cm2
发展。在国外,以Zn-Ni合金代替传统的镀锌和20mA/cm2。测试的阳极极化曲线见图1
镀锡钢板已应用于实际生产并获得良好的防腐蚀效
YAC
果。锌镍合金是一种新型防护性镀层,具有极高的
815m
c..20maarti
耐腐蚀性、低氢脆性、可焊性和机械加工性等优良特
点,极具发展前景48。本文研究了在A3钢表面电镀
0.008
锌镍合金薄膜,考查了镀液的pH值、电流密度、镀
液温度等因素对镀层耐蚀性的影响,获得了较适宜
000C
的锌镍合金电镀工艺,并用XRD、SEM、EDS表征了
B
镀层的结构、形貌和组成。
1实验部分
图1不同的电流密度时镀层的阳极极化曲线
1.1镀液组成
七水合硫酸锌59gL;六水合硫酸镍68gL;氯化铵
由图1可知,电流密度从10mAem2增加到15
55L;硼酸5.5gL;香草醛0.50gL;十二烷基硫酸钠mAem2时,镀层的致钝电流密度和维钝电流密度均减
0.30gL。所用试剂均为分析纯(上海国药集团生产)。
小,致钝电位负移,说明镀层的耐蚀性能增加。当电流
1.2电镀工艺
密度从15mA/em2增加到20mA/em3时,阳极极化曲线
电流密度:10-20mAem;镀液pH:50-60;镀液温的致钝电流密度和维钝电流密度反而増大,致钝电位正
度:20-30℃。主要实验仪器有直流电源、电流表、电阻移,说明镀层的耐蚀性能下降。从镀层的表观看,电流密
箱、电镀池(自制)等
度为10 MA/cm2时,A3钢表面的Zn-Ni合金镀层出现
1.3镀层的表征
不均匀现象,有少部分表面镀层明显不好。当电流密度
用XRD(日本理学公司,Dmax-yB型,铜靶)测试为20mAem2时,镀层的结品粒度较大,镀层变粗糙,因
镀层的结构,用SEM(荷兰产,XT30- ESEM--TMP型)测而耐蚀性能均不如15mA/em3时的Za-Yi合金镀层。
试镀层的表观形貌。选择3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质
由此可知,较适宜的电流密度是15mA/cm2,此时镀
用稳态法研究镀层的耐蚀性能(在电化学工作站上进层致密均匀,致钝电流密度为4.96×103A/em2,维钝电
行,上海辰华仪器有限公司制造)
流密度为4.33×104A/em2,致钝电位为-0.789V。致钝
2结果与讨论
电位负且致钝电流密度小,说明镀层易达到钝化状态;
2.1电流密度对鍍层耐蚀性能的影响
维钝电流密度小,说明镀层处于钝态时腐蚀速率很小
基金项目:合肥市科技计划项目(2008026D14),合肥工业大学创新基金项目(XS10033
作者简介:张伟强(1989-),男,合肥工业大学应用化学系学生;通讯联系人:鲁道荣,女,合肥工业大学教授,研究方向:金属表面处理,lr.897@163com。
2010年增刊(2)
安徽化工
因而此时镀层的耐蚀性能较好。
密度与23℃时相近,因而可知镀液最佳温度为23℃,此
2.,2镀液的pH值对镀层耐蚀性能的影响
时镀层较致密均匀,耐蚀性能较好。
在镀液温度为25℃,电流密度为15mAem2条件下,2.4镀层的表征
考查镀液的pH值对镀层耐蚀性能的影响。实验中镀液的
选择在电流密度为15mA/em2,镀液的pH为5.5,镀
pH分别为5.0556.0。测试的阳极极化曲线见图2
液温度为23℃的最佳电镀工艺条件下进行电镀。用
0.018
XRD研究镀层的结构,测试结果见图4。用SEM研究镀
层的表观形貌,测试结果见图5。
5000
60
pH+5.5
2000
图2不同H值的镀液中镀层的阳极极化曲线
304050607080
由图2可知,镀液的pH从5.0增加到55时,镀层
图4锌镍合金镀层的XRD图
的致钝电流密度和维钝电流密度均减小,致钝电位负
移,说明镀层的耐蚀性能增加。当镀液的pH从5.5增
加到6.0时;阳极极化曲线的致钝电流密度和维钝电流
密度反而增大,致钝电位正移,说明镀层的耐蚀性能逐
渐下降。由此可知,较适宜的镀液pH为5.5,此时镀层
的致钝电流密度和维钝电流密度均最小,致钝电位最
负,所以镀层的耐蚀性能较好。
17同AYH
2.3镀液温度对镀层耐蚀性能的影响
20kv?X1,5001iwm
在电流密度为15mA/em2,镀液pH为5.5的条件
图5锌镍合金簸层的SEM照片
下,考査镀液温度对镀层耐蚀性能的影响。镀液温度分
由图4可知,镀层的XRD图谱中出现的(004)、
别取20℃、23℃、25℃、27℃。测试的阳极极化曲线见图(330)、(214)、(425)与锌镍合金的 ICPDS(10-0209)标准
3。由图3可知,电镀温度在20-27℃范围内,系统的致图谱基本吻合,说明该锌镍合金镀层属于四方晶系结构,
钝电流密度变化较明显,致钝电位几乎不变。在镀液温其晶胞参数为Q-B=y=90°;a=b=8.922nm,C=9,254nm
度为27℃时,镀层的致钝电流密度和维钝电流密度最
由图5可知,在最佳电镀工艺条件下,得到的镀层
高;当温度降至25℃时,镀层的致钝电流密度和维钝电致密且均匀,因而耐蚀性较好。
流密度均有所下降,说明镀层耐蚀性能增加;当温度降3结论
至23℃时,镀层的致钝电流密度和维钝电流密度最低;
(1)在低碳钢表面电镀锌镍合金的较适宜工艺条
当温度降至20℃时,镀层的致飩电流密度和维钝电流件:电流密度5mA/em2,镀液pH为5.5,镀液温度23℃
(2)锌镍镀层的结构为四方晶系结构。
(3)在30℃的3.5%Nal溶液中,镀层有较好的耐
蚀性能
参考文献
25℃C
20℃
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图3不同温度下镀层的阳极极化曲线
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