氯化鉀體系中電鍍鋅鐵(釩)合金：結(jié)果與討論

結(jié)果與討論

1．鍍層的表面形貌

圖1a為氯化鉀光亮鍍鋅溶液中所得鍍層表面的掃描電鏡照片，圖1b是加入了R·G-618配位劑和R·G-618光亮劑的氯化鉀鍍鋅鐵(釩)合金溶液中所得鍍層表面的掃描電鏡照片。

圖1鍍層的表面形貌

Figure l Surface morphologies of deposits

從圖l可以看出，2種鍍層的晶粒大小均勻，形狀基本一致，晶粒粒度為100～150 nm(小于可見光波長(zhǎng))。平滑致密的全光亮鍍層是配位劑及各金屬離子協(xié)同作用的結(jié)果。鋅鐵(釩)合金的l晶體是均勻、緊湊的不規(guī)則柱狀組織。當(dāng)其遇到介質(zhì)的腐蝕時(shí)，腐蝕電流將被分散、降低，故該合金層具有比單純鋅鍍層更好的抗蝕性。

2．鍍層的微觀結(jié)構(gòu)

電鍍中的晶體生長(zhǎng)可以有各種取向，即單個(gè)晶粒的取向軸可以隨機(jī)分布。如果所有晶軸取向固定在相近的一個(gè)方向，則稱為單織構(gòu)；如果取向朝兩個(gè)軸固定，則稱為雙織構(gòu)。決定鍍層織構(gòu)的主要因素是電化學(xué)參數(shù)，同時(shí)織構(gòu)對(duì)給定鍍層的性能有顯著影響。表面上似乎與織構(gòu)無(wú)關(guān)的性能參數(shù)，如耐蝕性、硬度、孔隙率以及抗接觸疲勞性能，實(shí)際上都與織構(gòu)有關(guān)。    x射線衍射法是研究電沉積層結(jié)構(gòu)的有效工具，采用織構(gòu)函數(shù)TF表征各晶面擇優(yōu)系數(shù)，其表達(dá)式[8-10]為：

式中Ihkl和Inhkl分別表示實(shí)驗(yàn)鍍層和標(biāo)準(zhǔn)鋅粉末在(hkl)晶面的積分衍射強(qiáng)度。根據(jù)不同鍍層的XRD譜計(jì)算的各晶面TF值列于表l。

表1不同體系中所得鍍層晶面的織構(gòu)函數(shù)值

Table l Texture functions of crystal faces for deposits obtained from different plating baths

由表l可知，不同體系中所得鍍層的不同結(jié)晶面的擇優(yōu)系數(shù)發(fā)生了明顯的變化。基礎(chǔ)液A中得到的鍍層各晶面的擇優(yōu)系數(shù)相差不大，表明各晶面不存在擇優(yōu)取向；光亮氯化鉀鍍鋅層具有較強(qiáng)的晶面擇優(yōu)取向；而鋅鐵(釩)合金鍍層中，各晶面的織構(gòu)函數(shù)差別不大，(101)和(103)晶面的衍射強(qiáng)度明顯強(qiáng)于其他兩種鍍層，故鋅鐵(釩)合金電結(jié)晶基本上不存在擇優(yōu)取向。

根據(jù)XRD譜，由Scherrer公式計(jì)算出鋅鐵(釩)合金鍍層的晶粒尺寸為l00～150 nm。

3．鍍層的耐蝕性

測(cè)得純鋅鍍層和不同鐵含量的鋅鐵(釩)合金鍍層(釩含量約0．01％)在3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl溶液中的穩(wěn)定電位、極化電阻和腐蝕電流密度列于表2。

表2純鋅和鋅鐵(釩)合金鍍層在3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl溶液中的極化曲線測(cè)量結(jié)果

Table 2 Measurement results of polarization curves for pure Zn and Zn-Fe(V)ahoy deposits in 3％(mass fraction)NaCl solution

由表2可以看出，隨著鐵含量的增加，鋅鐵(釩)合金鍍層的穩(wěn)定電位與純鋅相比逐漸升高。在腐蝕介質(zhì)中，鋅鐵(釩)合金鍍層具有比純鋅鍍層更大的極化電阻，因而腐蝕電流密度較純鋅鍍層顯著減小，故其抗蝕性較純鋅鍍層優(yōu)異。

經(jīng)機(jī)械工業(yè)表面覆蓋層產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢測(cè)，鋅鐵(釩)合金鍍層經(jīng)三價(jià)鉻彩鈍后，其耐中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間超過(guò)320 h，而氯化鉀鍍鋅層三價(jià)鉻彩鈍的耐中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間僅為120 h。

圖2是基礎(chǔ)液8及其加入了R·G一618添加劑后的極化曲線(以鉑絲為工作電極)。

圖2純鋅和鋅鐵(釩)合金鍍液中電沉積的極化曲線

Figure 2 Polarization curves for electrodeposition in pure Zn and Zn-Fe(V)alloy plating baths

從圖2可以看出，添加劑加入后極化曲線負(fù)移，增大了沉積過(guò)程中的極化作用，阻礙了電子傳遞反應(yīng)，改善了分散能力和深鍍能力，有利于獲得光亮細(xì)致的合金鍍層。