脉冲电沉积WC-Co-Ni镀层的制备及性能研究

目的提高WC-Co-Ni纳米晶复合镀层的综合性能。方法利用脉冲电沉积法制备WC-Co-Ni纳米晶复合镀层,分析镀层的结构、表面形貌及元素成分,测试镀层的显微硬度。对WC-Co-Ni纳米晶复合镀层和304不锈钢进行5%(质量分数)H2SO4溶液浸泡实验,计算腐蚀速率,对比其耐蚀性。结果当脉冲参数为阴极电流密度5 A/dm2、脉冲占空比50%、脉冲频率2000 Hz时,施镀2 h制备的WC-Co-Ni复合镀层为纳米晶结构。镀层表面平整、光亮,无裂纹,由立方晶型的Ni、六方结构的WC和立方晶型的Co组成,WC-Co颗粒均匀弥散在纳米晶Ni镀层内,且m(Ni)∶m(W)∶m(C)∶m(Co)=6∶2∶1∶1。WCCo纳米颗粒起到了促进形核的作用,晶粒尺寸大多分布在20 nm左右。WC-Co纳米颗粒对镀层起到了弥散强化作用,使复合镀层的显微硬度达到600HV。在浸泡腐蚀实验中,随着温度从20℃升高至80℃,复合镀层的腐蚀速率增加缓慢,20℃下的腐蚀速率仅为0.4192 mm/a,80℃下的腐蚀速率也低于20mm/a。结论脉冲电沉积法制备的WC-Co-Ni纳米晶复合镀层硬度高于传统的不锈钢材料,耐蚀性也优于304不锈钢,综合性能较好。     

表面离子渗氮对SS304耐蚀性的研究

目的对SS304在300 Pa不同温度下进行表面离子渗氮,研究渗氮层和SS304的耐蚀性。方法通过动电位极化曲线和交流阻抗谱分析SS304和渗氮层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性,采取金相显微镜、SEM、XRD对渗氮层和SS304的表面形貌和相组成进行分析测试,采用显微硬度计和镜像显微镜对渗氮层和SS304的硬度和截面形貌进行分析测试。结果 SS304中有γ相和M相,400℃时渗氮层试样出现γN、Fe_(2~3)N、Fe_4N,大于450℃时,渗氮层试样出现了Fe2~3N、Fe4N、Cr N。渗氮层在3.5%NaCl溶液中,400℃时渗氮层的自腐蚀电流密度比SS304的小,大于450℃时,渗氮层的自腐蚀电流密度比SS304的小且随渗氮温度增加而逐渐增大;400℃时渗氮层的自腐蚀电位比SS304的大,大于450℃时,渗氮层的自腐蚀电位比SS304的大且随渗氮温度增加而逐渐降低;400℃时渗氮层表面的膜电阻比SS304的大,大于≥450℃时,渗氮层表面的膜电阻比SS304的小。结论渗氮层的耐蚀性随温度的升高而降低,400℃时渗氮层的耐蚀性比SS304的好,大于450℃时,渗氮层的耐蚀性比SS304的低;400℃时渗氮层生成氮扩大奥氏体(γN),可大大增加耐蚀性,大于450℃时,渗氮层生成Cr N,耐蚀性减小。     

脉冲频率对Fe-Ni-Cr合金镀层成分及耐蚀性的影响

利用改变脉冲频率,采用脉冲电镀法在黄铜片基体上制备出纳米晶Fe-Ni-Cr合金镀层。采用SEM和EDS对镀层的表面形貌和成分进行表征,采用XRD对镀层的结构进行表征,采用电化学工作站对镀层的极化曲线和电化学阻抗进行表征。结果表明：当脉冲频率为5000 Hz时,镀层的表面较为平整,成分稳定,晶粒尺寸约为12 nm,镀层在3.5%NaCl溶液的自腐蚀电位约为-200 mV,自腐蚀电流密度约为0.12 μA/cm²,电荷转移电阻约为2500 Ω/cm²。频率的改变能引起镀层晶粒尺寸的改变,合适的频率有利于合金的形核,显著改善了镀层的耐蚀性能。     

热处理对Ni-P镀层耐硫酸露点腐蚀性能的影响

在20R钢表面化学镀Ni-P合金镀层,结果表明：制备的镀层表面平整致密无裂纹,P含量为10.72%,属于高磷非晶镀层。对镀层热处理后的结构、表面形貌、结合强度等性能进行了测试分析,发现Ni-P镀层经200 ℃热处理后仍保持非晶态结构并且结合强度更好,升温至300 ℃后开始析出Ni3P相,镀层转化为混晶态结构。采用电化学试验方法研究经200 ℃热处理后Ni-P镀层及常用钢材20R、ND钢和316L不锈钢的耐蚀性,发现Ni-P镀层相对于20R、ND钢和316L不锈钢在5%硫酸溶液中的自腐蚀电位更高,为-234 mV,自腐蚀电流密度更小,为3.8687×10-6 A·cm-2,电荷转移电阻更大,为954.9 Ω·cm-2,体现了更好的抗硫酸腐蚀性能;对四种材质在60 ℃不同浓度硫酸溶液中进行实验室均匀腐蚀试验,它们的年腐蚀率排序为20R＞＞ND＞＞Ni-P＞316L。