氯化鈰對Ni-p化學(xué)鍍沉積速度、鍍層形貌及耐蝕性的影響

【簡介】

（遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧沈陽113001）

[摘要]  為進(jìn)一步提高鎳磷( Ni-P)化學(xué)鍍層的沉積速度和鍍層的耐蝕性能，將稀土氯化鈰(CeCl₃)加入到鍍液中。通過掃描電鏡考察了CeCl₃對Ni-P合金層表面形貌和成分的影響，采用交流阻抗研究了CeCl₃對Ni-P鍍層在3.5%NaCI溶液中耐蝕行為的影響。結(jié)果表明：鍍液中加入適量的CeCl₃可提高Ni-P鍍層的沉積速度，減少鍍層表面缺陷數(shù)量，提高鍍層的致密性，改善鍍層的耐蝕性。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)鍍；Ni-P鍍層；CeCl₃；沉積速度；鍍層形貌；成分；耐蝕性

[中圖分類號] TQ153.2  [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A   [文章編號]1001-1560( 2011)01 - 0013-03

O前言

  化學(xué)鍍鎳層厚度均勻、硬度高、耐蝕性好，且耐磨性強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于不同的工業(yè)領(lǐng)域^[1]，但工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展對鍍層性能提出了更高的要求。為進(jìn)一步改善鎳鍍層的表面質(zhì)量和使用性能，降低沉積成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的，已將超聲波、磁場和添加劑等諸多方法應(yīng)用到化學(xué)鍍之中^[2,3]。其中，稀土元素以其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和物理性能，提供了化學(xué)鍍應(yīng)用的基礎(chǔ)^[4]。以往的研究較多關(guān)注Y³⁺，Eu³⁺，Nd³⁺，IA³⁺，Ce³⁺等稀土元素對Ni-P化學(xué)鍍液穩(wěn)定性、鍍層沉積速度和耐磨性等的影響[5,6]，而有關(guān)Ce³⁺對鍍層沉積工藝和耐蝕性影響的研究還不夠系統(tǒng)和深入。為此，本工作在化學(xué)鍍Ni-P前期研究的基礎(chǔ)上^[7]在鍍液中添加了CeCl₃，通過掃描電鏡、X射線衍射分析考察了CeCl₃對鍍層形貌、成分和結(jié)構(gòu)的影響，并采用交流阻抗技術(shù)研究了稀土對鍍層耐蝕性的影響規(guī)律，以期為稀土在化學(xué)鍍中的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1基材處理

基材為35.0 mm ×25.0 mm ×4.0 mm的Q235鋼片，前處理流程：60～1000號砂紙打磨→酒精擦拭→堿洗除油→水洗→稀硫酸活化→水洗。

堿洗除油：35g/L Na₃P0₄，30 g/L Na₂C0₃，4 g/L OP-10；在75℃下浸蝕5 min，然后用50℃熱水清洗，再用冷水沖洗后進(jìn)行活化。

活化處理：10%H₂S0₄（體積分?jǐn)?shù)），時間20～30 s。

1.2鍍層制備

化學(xué)鍍鎳工藝參數(shù)：25 g/L硫酸鎳，25 g/L次磷酸鈉，20 g/L乙酸鈉，12 g/L檸檬酸鈉，pH=4.0～5.0，溫度(85±1)℃，時間t h，鍍液中添加20～160 mg/L CeCl₃。采用10%稀硫酸調(diào)節(jié)鍍液pH值，以pHS-25型酸度計測定鍍液pH值，采用HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋控制鍍液溫度。

1.3檢測分析

鍍后水洗、烘干，用XI_30型掃描電子顯微鏡對鍍層表面形貌和成分進(jìn)行分析。

按照下式計算Ni-P合金鍍層的沉積速度：

V=ΔWxl0⁴/ (ρ﹒S．t)

式中V——Ni-P合金鍍層的沉積速度，μm/h

△w——施鍍前后試樣的增重量，g

ρ——Ni-P鍍層的密度，取7.80 g/cm³

s——試樣表面積，cm²

t——沉積時間，h

采用TC328A電光分析天平稱量試樣施鍍前后的質(zhì)量(精確到0.1 mg)。

采用2273電化學(xué)系統(tǒng)對鍍層的耐蝕性能進(jìn)行測試。試驗(yàn)采用三電極體系，工作電極為附有鍍層的Q235鋼試樣，輔助電極為鉑片，參比電極為飽和甘汞

電極，所有電位均相對于飽和甘汞電極( SCE)。交流阻抗測試在自腐蝕電位下進(jìn)行，擾動電位幅值為10mV，采用ZSimp Win 3.21軟件對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值擬合。

2 結(jié)果與討論

2.1 CeCL₃對Ni-P鍍層沉積速度的影響

    圖1為Ni-P化學(xué)鍍層沉積速度隨鍍液中CeCl₃含量的變化曲線。從圖1可以看出：隨著CeCl₃含量增加，鍍層沉積速度逐漸增大，當(dāng)CeCl₃增加到60 mg/L時，沉積速度達(dá)到最大，其后CeCl₃含量進(jìn)一步增大時，沉積速度開始降低。因此，鍍液中CeCl₃含量應(yīng)控制在60～80 mg/L范圍內(nèi)。