2024铝合金表面化学镀镍工艺研究

通过正交实验确定了2024铝合金表面化学镀镍合金层的镀液组成,并通过扫描电镜对镀层的表面形貌进行了观察,通过交流阻抗对镀层在3.5%NaCl溶液的耐蚀性进行了测试。实验结果表明,采用本溶液组成和工艺可以制备表面均匀平整、致密的Ni-P合金层,镀层与基体结合良好。同时,镀层的显微硬度约是基体的8.5倍,耐蚀性得到明显改善,具有良好的工业应用前景。     

光亮剂对ZL101铝合金表面化学镀镍磷合金层的影响

研究了在ZL101铝合金表面化学镀Ni-P合金层的结构、显微硬度和耐蚀性.化学沉积Ni-P合金层的主盐是硫酸镍,次亚磷酸钠为还原剂,柠檬酸钠为络合剂.测试了电解液中光亮剂含量对镀层晶体结构、显微硬度和耐蚀性的影响.XRD衍射图谱显示,在所有镀态下Ni-P合金层均为非晶结构,而经过一定温度的热处理后逐渐向晶态转变直至完全晶化.合金镀层的显微硬度值镀态时较低,约为436 HV,随着热处理温度的升高,在400 ℃完全晶化后镀层表面的显微硬度值达到最大,约为1 096 HV.在3.5 wt.% NaCl溶液中测定的动电位极化曲线显示,在铝合金表面化学镀Ni-P合金层具有较好的耐蚀性能.     

浸镀铜前处理对铝合金表面Ni-P镀层结构与性能的影响

化学镀Ni-P是提高铝合金表面耐蚀耐磨性的主要方法之一,但施镀前通常要进行前处理,以去除表面氧化膜。以氯化胆碱-乙二醇低共熔体系为溶剂,CuCl2·2H2O为铜源,通过浸镀方法在铝合金表面制备铜层,再后续化学镀NiP,并与未经浸镀前处理和浸锌前处理铝合金表面的化学镀Ni-P层进行对比。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化及ASTM D3359-93胶带测试法研究了不同前处理方法对Ni-P镀层结构和性能的影响。结果表明:与未经浸镀前处理和浸锌前处理相比,通过浸镀铜前处理的铝合金表面得到的Ni-P镀层呈常规的胞状颗粒结构,腐蚀电位与腐蚀电流分别为-0.343V和2.109×10-6 A/cm2,耐蚀性较好;根据ASTM D3359-93标准,镀层与基底的附着性为5B。     

碘化钾对铝合金表面化学镀镍的影响

研究了碘化钾(KI)对LC4铝合金表面化学镀Ni-P合金层沉积速度的影响,采用金相显微镜、显微硬度计和交流阻抗等方法考察了碘化钾对Ni-P镀层形貌、显微硬度以及耐蚀性的影响.结果表明:KI使Ni-P合金镀层的沉积速度有所降低,使镀层表面缺陷数量减少,镀层致密性提高.随着镀液中KI含量的增加.镀层显微硬度逐渐降低,但都高于镀液中无KI时所得镀层的硬度.此外,KI也改善了镀层在w(NaCl)=3.5%溶液中的耐蚀性.镀液中KI的适宜含量为10～20 mg/L.     

LaCl_3含量对Ni-P涂层耐腐蚀性能的影响

在不同浓度的LaCl_3镀液中,采用化学镀方法在镁合金基体表面制备Ni-P镀层。利用扫描电镜观察了Ni-P镀层的表面形貌,通过全腐蚀浸泡实验测出镀层的腐蚀速率,借助电化学测试了Ni-P镀层的腐蚀过电位及塔菲尔(Tafel)极化曲线。结果表明:Ni-P镀层表面形貌为胞状组织。随着镀液中LaCl_3含量的增加,Ni-P镀层的耐蚀性提高,当LaCl_3添加量为0.30 g/L时,Ni-P镀层的腐蚀速率最低,过腐蚀电位最正,容抗弧半径最大,耐蚀性最好;当LaCl_3添加量为0.35 g/L时,反而会降低Ni-P镀层的耐蚀性。     

一种飞机结构用铝合金表面镀层的制备及其耐蚀性

针对飞机结构用铝合金在使用过程中容易发生腐蚀的缺点,采用化学镀工艺在2024航空铝合金表面制备了Ni-P合金、Ni-W-P合金和Ni-P-MWCNTs复合镀层3种镀层,研究多臂碳纳米管(MWCNTs)与Na_2WO_4添加量对镀层沉积速率的影响,并对三种镀层的表面微观形貌、结合力、疏水性能、耐蚀性等进行观察与分析。结果表明:Ni-P-MWCNTs复合镀层的沉积速率随着WMCNTs量的增加呈现先增后减,当WMCNTs加入量为0.3g/L时,其沉积速率达到最大值10.03mg/(cm~2·h)。Ni-W-P合金镀层的沉积速率随着Na2WO4加入量的增大而增大并逐渐趋于稳定,当Na_2WO_4加入量为18g/L时,沉积速率达到15.21mg/(cm~2·h)。几种试样的综合性能由强到弱依次为Ni-W-P镀层Ni-P-MWCNTs镀层Ni-P镀层基体试样。     

AZ91D镁合金化学镀Ni-P及Ni-W-P镀层的结构与耐蚀性

在AZ91D镁合金上直接化学镀Ni-P和Ni-W-P镀层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及电化学工作站研究后续热处理对化学镀层组织形貌、相组成及其耐蚀性的影响。结果表明,制备的Ni-P镀层为非晶态,而Ni-W-P镀层为纳米晶结构,两者在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性相当。热处理可以明显提高Ni-W-P镀层的耐蚀能力,但却稍微弱化Ni-P镀层的耐蚀能力,热处理后的Ni-W-P层自腐蚀电位相对于未处理的化学镀Ni-W-P或Ni-P层提高了约150 mV。     

化学镀Ni-P合金镀层在海水中的耐蚀性

在Cu-Ni合金表面化学镀Ni-P合金,研究了镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学性能,通过失重法测试了Ni-P合金镀层、Cu-Ni合金在静态和动态海水中的腐蚀速率,利用表面分析技术研究了Ni-P合金镀层的组织结构与成份XRD分析结果表明Ni-P镀层是典型的非晶态合金,随着镀层P含量的增加,衍射峰越来越宽化,其非晶化的程度增高.动电位极化试验表明Ni-P镀层的耐蚀性主要受镀层中的P含量的影响,随P含量的增加,镀层的自腐蚀电位正移,腐蚀电流减小;失重试验表明Ni-P合金镀层在静态海水和流动海水中的腐蚀速率大大低于Cu-N合金     

锡酸盐转化前处理对镁合金化学镀镍镀层的影响

目的利用锡酸盐转化膜中间层避免化学镀镍镀层与金属基体的直接接触,降低其产生原电池腐蚀的趋势,提高镁合金化学镀镍层的耐蚀性及稳定性。方法采用锡酸盐化学转化膜技术在AZ31镁合金表面制备锡酸盐转化膜层,然后通过直接化学镀镍技术在该膜层上沉积Ni-P镀层。利用SEM、EDS、浸泡析氢、电化学测试等手段,研究了复合镀层的显微结构、相组成、耐蚀性。结果锡酸盐转化膜由细小均匀的球形颗粒堆积而成,颗粒之间存在空隙,为直接化学镀镍时镍磷的初始沉积提供了可能。化学转化膜表面沉积的化学镀镍层均匀致密,形成典型的胞状结构。基体-化学转化膜-化学镀Ni-P合金层三者之间的结合良好,保证了复合镀层优良的耐蚀性能。结论化学镀Ni-P层能够在不经过钯活化处理的条件下直接在锡酸盐转化膜上沉积,锡酸盐转化膜中间层避免了Ni-P阴极性镀层与阳极性镁基体的直接接触,降低了Ni-P镀层局部缺陷对整体防护效果的影响,提高了镀层的耐蚀性及耐久性。     

飞机结构铝合金直接化学镀Ni-P合金研究

高强度铝合金被广泛用于飞机结构中,然而,这一系列铝合金抗腐蚀和耐磨性差,限制了其应用。而Ni-P合金镀层具有高的硬度和抗腐蚀性能等优异特点,成为增强表面性能的常用手段。采用化学镀镍工艺在铝合金（6061）表面进行化学镀镍处理,研究了pH值、沉积温度和沉积时间对沉积速率的影响。分析了化学镀镍层的成分和组织形貌,同时对镀层的硬度、抗腐蚀性进行了表征。试验表明,在铝合金表面化学镀镍可以显著提高铝合金表面的硬度,并改善其在5％NaCl溶液中的耐蚀性。     

2024铝合金表面无铬钛锆转化膜的制备与性能

采用钛酸盐和锆酸盐为主盐,开发了一种应用于2024铝合金表面的无铬钛锆转化膜。通过扫描电镜 (SEM)、能谱分析 (EDS)、中性盐雾实验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱对转化膜的表面形貌、成分及耐蚀性能进行了表征和分析。结果表明：制备的无铬钛锆转化膜由微米级的微小颗粒组成,膜层均匀平整,无明显缺陷;无铬钛锆转化处理后的2024铝合金,经中性盐雾168 h,无明显腐蚀产物产生;钛锆转化膜具有较低的腐蚀电流和一定的钝化能力,可有效的提高铝合金的耐蚀性能。     

铝合金化学镀镍工艺对镀层沉积速度的影响

针对铝合金的特点，采用一种无机酸处理工艺对铝合金进行前处理，然后直接进行化学镀镍。讨论了主盐、还原剂、络合剂、pH值等因素对化学镀镍反应沉积速度的影响，得到了较优的工艺配方。验证试验所得Ni-P合金镀层表面均匀，耐蚀性好，结合力强。     

铝合金PEO涂层表面原位制备Mg-Al LDH膜及其耐蚀性能研究

目的优化Mg-Al LDH/MAO涂层的制备工艺,提高铝合金的耐蚀性。方法将微弧氧化样置于不同pH溶液中,在不同反应时间和反应温度下,采用原位生长法在2024铝合金表面制备层间含NO3^–的MgAl-LDHs/MAO复合涂层。借用SEM、EDS、XRD研究LDH/MAO的微观组织结构,并利用电化学法表征MgAl-LDH/MAO复合涂层试样的腐蚀行为,揭示复合涂层的耐蚀机理以及最优异的工艺条件。结果pH值为6和7的溶液制备出的涂层,生成了少量的LDHs,多数集中在孔洞附近,且生长不完全。相比之下,pH值为9的溶液制备出的涂层生成的片状水滑石更多,且较均匀,腐蚀电流较低,腐蚀电位较高。反应时间为12 h时,生成的水滑石较少,只有部分孔洞处会看到一些;反应时间为24 h和48 h制得的合金形貌相差不大,水滑石皆明显多于12 h的样品,且更加均匀。反应温度为180℃和220℃的合金形成的LDHs较多、较均匀,且生长较好,呈现很明显的片状结构。结论弱碱的制备环境、反应温度的升高和反应时间的延长,促进了水滑石的生成,所得Mg-Al LDH/MAO复合涂层有效地改善了2024铝合金的耐蚀性。     

铝合金化学镀Ni-P前处理工艺条件的优化

化学镀Ni-P可以改善铝合金易产生晶间腐蚀、表面硬度低、不耐磨损等缺陷,欲使镀层与铝合金基体具有很好的结合力,前处理工艺则显得尤为重要。采用正交试验,用极差法分析了活化和预镀镍各工艺参数对后续化学镀Ni-P镀速影响的主次顺序,确定了活化和预镀镍镀液的最佳配方及各工艺条件,并利用金相显微镜、扫描电镜能谱、增重法、热震实验和失重法等测试了采用最佳活化、预镀镍工艺所得镀层的形貌和性能,结果表明:所确定的活化、预化学镀镍前处理工艺可显著提高镀层的硬度、沉积速率及其与基体的结合强度,镀层组织致密均匀,耐蚀性优良。     

AZ91D 镁合金表面 Ni-P / Ni-Sn-P 双镀层的制备与性能研究

目的提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能,扩大其应用范围。方法先在AZ91D镁合金表面化学镀Ni-P镀层,再化学镀Ni-Sn-P镀层,形成Ni-P/Ni-Sn-P双镀层。研究Ni-P/Ni-Sn-P双镀层的表面形貌和耐腐蚀性能,并与Ni-P单镀层进行对比。结果 Ni-P/Ni-Sn-P双镀层表面分布更均匀平整,缺陷较少,孔隙率较低,具有无定形结构。二次Ni-Sn-P镀层的腐蚀电位约为-0.77 V,略低于一次化学镀Ni-P层(约-0.68 V),两镀层间的电位差使得其构成了微腐蚀电偶,Ni-P层作为阴极,Ni-Sn-P层作为阳极,阳极优先被腐蚀。结论 Ni-P/Ni-Sn-P双镀层的Ni-Sn-P外层能为Ni-P内层提供阴极保护,较好地横向分散腐蚀电流,从而增强AZ91D镁合金基底的耐腐蚀性能。     

Ni-Zn-P合金镀层在人工模拟海水中腐蚀行为的研究

目的 提高金属材料在海洋环境中的耐腐蚀性和使用寿命.方法 采用碱式化学镀方法 在Q235碳钢表面施镀Ni-P镀层和Ni-Zn-P合金镀层,镀液配方NiSO4·6H2 O 20~25 g/L,C6 H5 O7 Na3·2H2 O 50~70 g/L,NH4Cl 25~30 g/L,NaH2PO2·H2O 15~25 g/L.制备Ni-Zn-P合金镀层时,在以上配方中加入0.4~0.8 g/L ZnSO4·7H2 O.采用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察镀层在人工模拟海水中腐蚀前后的组织形貌,用能谱分析仪(EDS)分析镀层腐蚀前后表面成分.结果 Ni-P镀层和Ni-Zn-P合金镀层中的P质量分数分别为11.26%和9.97%.从P含量和镀层组织形貌,可以确定得到的两种镀层是连续致密的非晶镀层.Ni-Zn-P合金镀层比Ni-P镀层的胞状组织更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密.在人工模拟海水中腐蚀144 h后,Ni-P镀层出现明显的点蚀坑,Ni-Zn-P合金镀层仍然连续完整.Ni-Zn-P合金镀层腐蚀后,Zn含量明显下降,并出现少量的Fe和O,表明合金镀层腐蚀过程是Zn优先被腐蚀,然后镀层逐渐被腐蚀破坏,最后基体发生腐蚀.Ni-Zn-P合金镀层的腐蚀速率明显低于Ni-P镀层的.结论 Ni-Zn-P合金镀层的胞状组织比Ni-P镀层的更加均匀平滑,胞与胞的边界结合更加连续致密,Ni-Zn-P合金镀层腐蚀速率明显低于Ni-P镀层.     

镁合金表面化学镀 Ni-P 和 Ni-P-SiC 的对比

目的提高镁合金的耐磨性、耐蚀性,扩大其应用领域。方法采用"磷酸+钼酸铵酸洗→HF活化"的方法进行前处理,直接在AZ91D镁合金表面化学镀Ni-P合金镀层和Ni-P-SiC复合镀层。对两种镀层的表面和截面形貌、成分、结构、硬度、耐蚀性及耐磨性进行了系统比较。结果在Ni-P合金镀层中引入SiC粉末后,镀层的胞状颗粒细化,硬度提高至643HV,但其腐蚀电流密度有所增大。结论与Ni-P合金镀层相比,Ni-P-SiC复合镀层的耐蚀性有所下降,但耐磨性能大大提高。     

氯离子浓度对Ni-P合金涂层失效过程影响的SECM实验和COMSOL模拟研究

目的发展具有空间分辨的腐蚀电化学研究方法。方法用电沉积方法在铜基体上制备Ni和Ni-P涂层,应用扫描电镜和XRD检测涂层表面形貌和晶体结构,采用扫描电化学显微镜(SECM)研究Ni和Ni-P涂层在不同浓度Na Cl溶液中的失效行为,并结合COMSOL多物理场软件建立二维和三维模型,模拟量化活性点大小和反馈机制。结果低浓度Cl-对于纯Ni涂层具有活化作用,增加Cl-浓度会促进腐蚀发生。Ni-P合金涂层在低浓度Na Cl溶液中,短时间内保持良好的稳定性,浸泡6 h后,低P合金涂层出现典型的活性点和腐蚀产物,而高P合金涂层在浸泡24 h后出现腐蚀产物和活性区域。0.1 mol/L的Na Cl溶液促进低P合金涂层局部腐蚀的发生,而涂层在0.3 mol/L Na Cl溶液中则以发生均匀腐蚀为主。逼近曲线及其模拟结果表明,腐蚀产物对于Fc Me OH的电化学过程完全失活,而新鲜Cu表面对Fc Me OH氧化还原过程受扩散控制。三维模拟结果显示,低P合金涂层失效过程中活性点大小接近10μm。结论 Ni和Ni-P合金涂层的失效过程中活性点的形成、腐蚀产物的生成和累积过程与SECM面扫描图谱中正负反馈效应相关,Cl-促进腐蚀发生,其浓度影响腐蚀类型。COMSOL多物理场模拟明确反馈效应与探针和基底的距离有关,Ni-P涂层失效活性点大小在微米级。