Reline離子液體中電沉積鋅鍍層和復(fù)合鍍層的研究.pdf

1、鎂合金因其低密度、高熱導(dǎo)率、高尺寸穩(wěn)定性、好的電磁屏蔽特性和切削加工性能而被廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。但鎂合金化學(xué)活性高、耐蝕性差，又制約了它的進(jìn)一步發(fā)展。本課題選用AM60B鎂合金作為基體材料，通過不同方法在鎂合金表面沉積鍍層，以增強(qiáng)基體的耐腐蝕性能。
　　 傳統(tǒng)水溶液中電沉積易發(fā)生析氫反應(yīng)使得鍍層變脆，離子液體則可以避免這一缺點(diǎn)。本課題采用綠色環(huán)保、穩(wěn)定性好的Reline（氯化膽堿-尿素）離子液體作為電鍍液，在AM60B鎂合金

2、上電沉積Zn鍍層，研究了工作參數(shù)對(duì)鋅鍍層結(jié)構(gòu)和性能的影響。利用掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀研究了工作參數(shù)對(duì)Zn鍍層微觀形貌和成分的影響。采用電化學(xué)極化法測(cè)試了不同條件下Zn鍍層的耐腐蝕性能。結(jié)果表明，當(dāng)電流密度為5.0 mA· cm-2、頻率為2000 Hz時(shí)，獲得的Zn鍍層均勻、致密、光亮、無明顯缺陷、與基體結(jié)合力好、耐腐蝕性能最佳。之后又研究了脈沖波形對(duì)鋅鍍層結(jié)構(gòu)和性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用鋸齒波電鍍時(shí)，獲得的鋅鍍層的耐蝕性更好，鍍層

3、致密，晶粒大小均勻。
　　 為了進(jìn)一步提高鋅鍍層的耐蝕性，對(duì)鋅鍍層進(jìn)行了一系列后處理。研究發(fā)現(xiàn)，在190℃時(shí)對(duì)鋅鍍層進(jìn)行熱處理，鍍層的耐蝕性反而變差。通過改變工藝，在出光后的鋅鍍層上沉積了無毒的鈦鹽鈍化膜，膜層屬于氧化物膜層，主要成分是ZnO和TiO2。相對(duì)純鋅鍍層而言，膜層更為平整致密，膜層的耐蝕性獲得了較大的提高。此外，在電鍍鋅鎂合金上制備了鈰鹽轉(zhuǎn)化膜。雖然膜層表面呈龜裂狀，存在大量微裂紋，不夠致密，但由于膜層的主要成分是Z

4、nO、CeO2和Ce(OH)3，鈰離子的存在明顯降低了基體的腐蝕速率。極化曲線中出現(xiàn)了兩次鈍化，同時(shí)延緩了腐蝕介質(zhì)對(duì)鎂合金基體的腐蝕。
　　 化學(xué)鍍技術(shù)由于具有膜層質(zhì)量好、成本低、操作方便、工藝靈活等特點(diǎn)，成為鎂合金表面理想的改性技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)鎂合金表面化學(xué)鍍Ni-P合金層會(huì)進(jìn)一步提高基體的耐蝕性。本文就硫酸鎳為主鹽的鍍鎳工藝進(jìn)行研究，探索其鍍鎳的最佳工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)條件下獲得的Ni-P合金層表面是由均勻細(xì)小的胞狀結(jié)構(gòu)構(gòu)

5、成的，存在孔洞等缺陷，但鍍層的耐蝕性很好。熱處理后，盡管晶胞變大，但孔洞消失，這就降低了鍍層在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生點(diǎn)蝕的可能性。較熱處理前相比，鍍層的腐蝕電位增大，腐蝕傾向大幅度降低。
　　 鎂合金表面鍍覆單一鍍層，其耐蝕性遠(yuǎn)不如復(fù)合鍍層。為了滿足苛刻條件下的耐蝕性要求，研制了一種鎂合金上高耐蝕性的復(fù)合鍍層。相對(duì)鎂合金而言，化學(xué)鍍Ni-P合金層屬于陰極性鍍層，一旦鍍層中存在孔洞，腐蝕介質(zhì)就會(huì)通過孔洞到達(dá)鎂合金基體，發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。