化學鍍Ni-P鍍層特征及性能的研究.pdf

1、化學鍍鎳是提高金屬材料腐蝕性能的一種非常重要的方法,但是一般來說化學鍍鎳都是一個多組分的系統(tǒng)它至少包含一個或多個添加劑如：絡(luò)合劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、促進劑等，工藝較為復(fù)雜成本較高，而且通常工藝中含有許多對環(huán)境有危害的化學試劑。聚乙烯吡咯烷酮是水溶性的、無毒，與生物相容的能力十分強，被普遍地應(yīng)用于制藥以及醫(yī)療中，以下簡稱PVP。我們希望嘗試使用PVP作為一種新的、多功能的添加劑，研究一種綠色環(huán)保的、簡單的聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)去替代多組分的

2、系統(tǒng)，以達到減少化學試劑的成本和簡化化學鍍工藝的目的。之后又利用電化學工作站、掃描電子顯微鏡、顯微硬度計與X射線衍射儀等表征方法，研究了在聚乙烯吡絡(luò)烷酮系統(tǒng)中不同實驗操作條件例如，溫度和pH值如何影響化學鍍鎳磷合金的鍍液本身、鍍層的沉積速率、組織形貌、耐腐蝕性以及硬度等。實驗主要研究結(jié)果如下：
　?。?）采用聚乙烯吡咯烷酮作為唯一添加劑，在AZ31基體上成功獲得了Ni-P鍍層，因此PVP被證明可以作為一種多功能的添加劑在AZ31鎂

3、合金上制備鎳磷涂層，并且多功能添加劑PVP在溶液中的濃度對化學鍍Ni-P合金有十分顯著的影響。隨著鍍液中PVP濃度的增加Ni-P鍍層的總沉積速率降低，而且不同濃度的PVP鍍液沉積得到的Ni-P涂層的結(jié)構(gòu)都是由晶態(tài)和不定型的混合物組成。Ni-P鍍層在許多性能方面都十分優(yōu)異，在硬度和耐腐蝕性方面相比沒有化學鍍處理的基體都有了顯著的提高。并且當PVP濃度為10 gL?1時，Ni-P鍍層的表面質(zhì)量最優(yōu)、厚度最高，因此硬度和耐腐蝕性能也相對較高。

4、
　?。?）在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中溫度對化學鍍鍍液本身以及化學鍍的沉積速率、鎳磷涂層的結(jié)構(gòu)性能等都有十分重要的影響。由于溫度會影響化學鍍反應(yīng)過程中離子的擴散速度，因此在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中當溫度從50℃變化到70℃時化學鍍的沉積速率都是隨著溫度的增加而增加的，但是溫度超過一定值時化學鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性會變差，容易導致溶液分解從而使沉積速率下降，在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中溫度達到70℃時沉積速率達到了最大值18.51μmh-1。在不同溫度下

5、聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中沉積得到鍍層的結(jié)構(gòu)都是由結(jié)晶性能較優(yōu)的Ni單質(zhì)以及很少的結(jié)晶性相對較低的鎳磷合金的混合物組成。由于涂層的表面質(zhì)量、磷含量以及厚度等因素的影響，當溫度為50℃和80℃時涂層的硬度和耐蝕性能相對較差，而溫度為60℃和70℃時涂層的性能較好且這個兩個溫度下沉積得到的涂層性能變化不大。
　　（3）同樣，pH值對于聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)的鍍液本身以及化學鍍的沉積速率、鎳磷涂層的結(jié)構(gòu)性能等也有十分重要的影響。由于化學鍍鍍液的p

6、H值不同，化學鍍的氧化還原反應(yīng)總電勢差就會不同、反應(yīng)產(chǎn)生活性氫原子的速度不同，而且溶液中鎳離子與次磷酸根的反應(yīng)產(chǎn)物也會不同。而不同產(chǎn)物的溶解度也不同，因此在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中當pH值從6變化到8時化學鍍的沉積速率都是隨著pH的增加而增加的。但是pH值太高時反應(yīng)產(chǎn)物通常為HPO32-，而它的溶解度較低容易產(chǎn)生NiHPO3沉淀，因此會使化學鍍的沉積速率降低。在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中pH達到8時沉積速率達到了最大值17.02μmh-1。而在聚