铝材化学镀Ni-W-P溶液中硝酸镧含量对镀层性能的影响.pdf

Vol48 No5 May 2015
o lateral lection
铝材化学镀NI-W-P溶液中硝酸镧含量
对镀层性能的影响
余祖孝,郝世雄,李
郑德韬
(1.四川理工学院材料与化学工程学院材料腐蚀与防护四川省重点实验室,四川自贡643000
2.宜宾学院实验与教学资源管理中心,四川宜宾644007)
[摘要]为了提高铝材Mi-W-P锁层的耐腐蚀性,在镀液中加入La(NO3)3,在1060铝表面化学镀Ni-W-P合金
层。采用电化学法和失重法分析了合金镀层的耐蚀性,采用扫描电镜观察合金镀层的形貌,采用X射线衍射似分
析了镀层的结构;研究了Ua(NO3)3含量对Mi-W-P镀层沉积遠率、孔隙率、腐蚀速率、腐蚀电位、腐蚀电流、交流阻
抗、维氏硬度等性能的影响;对镀层进行热处理,研究了热处理对合金镀层性能的影响。结果表明:当镀液中
Ia(NO3)3质量分数为1.0%时,所得镀层的沉积速率最大,为65.7g/(m2?h),维氏硬度最高,为80.3HV,孔隙率
最低,镀层的耐蚀性能最好,镀层包状物颗粒大小均匀、紧密、无缺陷;经100~500℃热处理后,镀层硬度有所提
高,但耐蚀性有不同程度下降,经300℃热处理后,合金维氏硬度高达136HV,是未热处理的1.7倍。
关键词]化学;Ni-W-P合金;1060铝;La(NO2)3;耐蚀性;热处理
[中图分类号]TQ153.1'2[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2015)05-0024-03
前言
重腐蚀速率、孔隙率、腐蚀电位、腐蚀电流密度、交流阻
抗、维氏硬度等性能的影响,以及对镀层热处理后性能
为了提高铝材的耐腐蚀性和耐磨性,常在其表面
化学镀i-P合金,而i-W-P合金镀层比N-P合念的影响。
层具有更好的耐蚀性和耐磨性。目前,对钢铁基体1试验
化学镀Ni-W-P合金的报道较多,但对铝基体化学镀1.1基材前处理
Ni-W-P合金的报道并不多见2]。在镀液中添加一定
以1060铝(99.6%,50mmx25mmx2mm)为基
量的稀土元素能显著改善合金镀层和镀液的性能,稀
材,用800,2000号金相砂纸打磨,使表面平整光洁,再
土Ia,Ce,Y能政善化学镀Ni-P层的耐蚀性、耐磨性和
对其进行碱洗除油(10g/ L NAOH,50g/I.Na3PO4,20
镀液的稳定性,稀土Ia能降低化学镀Co-Fe-B合金
g/LNa2CO3;25℃,1min)和硝酸活化(体积比1:1,25
层的极化度,加速合金的还原沉积速率,P2O2,能提
℃,时间2~3s)
高i-W-P镀层的非晶态程度和耐蚀性能的,IaCl3使
为了增强镀层的结合力,采用二次浸锌处理工艺
Ni-W-P合金镀层颗粒尺寸变小?,使其耐蚀性提高。对铝表面进行镀前处理”:一次浸锌(50g.NaoH,
日前的相关研究多以钢铁为基体,而以铝材为基体的100g/LZm0,10g/ L KNAC,H,?o。,lg/LFeC;25℃,90
还未报道。本工作主要研究了硝酸镧[La(NO3)3
s),硝酸退锌(体积比1:1,时间2~3s);二次浸锌(配
对100铝基体化学镀Ni-W-P合金层的沉积速率、失方及温度与一次浸锌相同,.时间20~30s)。
预镀镍配方及エ艺?:5g/LH3BO3,30g/L
[收稿日期]2014-11-13
Niso 30 g/L NAH, PO2, 10 g/L Naa P2 0, 30 g/L
[基金项目]材料腐蚀与防护四川省重点实验室基金
Na3C。H302,30g/ L NH, CI,12mL/L三乙醇胺,pH值
(2014CL20);四川理工学院人オ引进项目
9~10,50C,4min
(2012RC04)资助
[通信作者]余祖孝(1964-),博士,教授,从事电化学及
各项处理工艺间均用清水清洗
有机功能材料研究,电话:137724876,1.2化学镀Ni-W-P及后处理
E-mail:yuzuxiao(@126.com
化学镀工艺:35g/ L Niso4,25g/LNaH2PO2,40
第48卷?第5期·2015年5月
g/LNa2WO2,15g/ L Naac,10g/L(NH4)2S04,20g/L粒时,会立即发生激烈的次礫酸根(H2PO2)自分解反
Na3C。H301,1g/L乳酸,0~2.0g/LIa(NO:)3;PH值应,所以要加入一定量La(NO3)3添加剂阻止H2PO2分
8.0~9.0,85℃,30mino
解,使镬液保持稳定,但加入的量不能太大,否则镀液
为了提高镀层的耐蚀性和防变色性能,对化学镀易被毒化,沉积速率大幅降低。表1为镀液中
Ni-W-P合金镀层清洗后浸人重铬酸盐溶液中钝化,工Ia(NO3)3含量对Ni-W-P合金镀层的沉积速率、维氏
艺参数:30g/LK2Cr201,60℃,10min
硬度、孔隙率及腐蚀速率的影响。由表1可知:随着
对部分钝化试样热处理:以10℃/min的升温速率La(NO2)3质量分数的增加,N-W-P合金镀层的沉积速
从室温加热至100~500℃,保温1h后空冷至室温。率和维氏硬度先增加后降低,而孔隙率和腐蚀速率则
1.3测试表征
是先降低后增加;当镀液中La(NO3)3含量为1.0%时,
(1)沉积速率采用CP14电子天平称取铝基材镀层的沉积速率最大,维氏硬度最高,孔隙率最低,在
镀前及镀后的质量,用式(1)计算镀层沉积速率
3种腐蚀介质中的腐蚀速率最小。
=(m1-mao)/S?な
表1镀液中La(NO3)3含量对合金镀层性能的影响
式中m,m试样镀后、镀前质量,g
o[Ia(NOっ)3]/(沉积)/维氏硬孔隙率ンび(腐蚀)/(g"m?h)
一受镀面积,m
%(g"m-2h-')度/HV(个cm2) NACI Naoh HC
时间,h
32.4052.101.400.09315.8007.210
(2)腐蚀速率分别将镀件浸泡在3.5%(质量分
0.2
35,3059.700.990.09014.7002.450
0.5
数,下同)NaCl,10.0%NaOH,10.0%HCI腐蚀介质中
36.1077、700.790.0505.8601.410
65.70
80.300.210.0270.3520.191
24,2,10h,以浸泡前后的失重计算腐蚀速率。
2.0
4.7054.203.400.11559.50019.200
(3)孔隙率使用贴港纸法,按CB5935-86测试
镀层孔隙率,检测液配方为3.5g/L铝试剂{别称玫红
图1为不同La(NO2)3含量镀液中所得合金镀层
三羧酸铵,5-[(3-羧基-4一羟基苯基)(3-羧基-4-氧代的极化曲线。由图1可知,镀液中含1.0%ILa(NO)3
2,-环己二烯-1-亚基)甲基]-2-羟基苯甲酸三铵盐」时,合金镀层的Jea最小(13.6uA/am2),E。o最大
+150g/ L NACI,将滤纸在检测液中浸透后取出,贴在(-0.664V),腐蚀倾向最小。
试样表面,10min后滤纸上的溶液遇到铝基体显玫瑰
红色点,以此计算单位面积的孔隙数(个/cm2)。
(4)电化学性能采用CHl660e电化学工作站进
行极化曲线测试,工作电极为Ⅳi-W-P合金镀层,辅助<