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2·結(jié)果與討論
2.1性能及結(jié)構(gòu)分析
采用X射線衍射方法對化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖1所示。化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層在45°附近出現(xiàn)較寬的“饅頭峰”，說明鍍層呈非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。能譜儀結(jié)果顯示，獲得的鍍層含磷量為10.90wt.%，分析可知，Ni-P鍍層屬于高磷非晶鍍層。
化學(xué)鍍Ni-P是胞狀生長方式，表面形成胞狀形貌，非晶Ni-P合金鍍層的表面形貌如圖2所示。在Ni-P合金鍍層的表面存在許多小氣孔，這是由于化學(xué)鍍過程中的析氫反應(yīng)所導(dǎo)致。
圖3是化學(xué)鍍Ni-P鍍層在10%HCl溶液中，腐蝕速率的計(jì)算結(jié)果。從圖3可看出，隨著腐蝕時(shí)間的增加，腐蝕速率先提高，從4.17mg/cm2·h增加到6.25mg/cm·h;腐蝕時(shí)間超過3h后，腐蝕速率迅速下降;當(dāng)腐蝕時(shí)間為4h，腐蝕速率降為2.40mg/cm2·h。化學(xué)鍍Ni-P鍍層是高磷非晶結(jié)構(gòu)，由于非晶態(tài)合金的成分高度均勻，不存在晶態(tài)結(jié)構(gòu)中的晶界、亞晶界、相界的結(jié)構(gòu)不完整性，因此無法形成腐蝕微電池，所以在腐蝕介質(zhì)中比較穩(wěn)定且耐蝕性好。
由于鍍層表面存在缺陷(孔隙)，使腐蝕速率較快，但隨著腐蝕的進(jìn)行，鍍層中的P加速金屬元素合金的鈍化，在腐蝕環(huán)境下形成一種磷化物鈍化膜，從而提高合金的自鈍化能力和耐蝕性，因此使腐蝕速率降低。Ni-P合金鍍層在介質(zhì)中形成的磷化膜對基體可起到很好的保護(hù)作用[9]。
2.2熱處理Ni-P鍍層的耐蝕性
圖4是非晶鎳磷合金鍍層經(jīng)不同溫度熱處理的X射線衍射圖。經(jīng)200℃熱處理后，45°附近的衍射峰仍然較寬，但變得尖銳，此時(shí)認(rèn)為合金鍍層為非晶態(tài)和晶態(tài)的混合結(jié)構(gòu)，鍍層中非晶結(jié)構(gòu)變少，仍有磷原子無規(guī)則、過飽和地固溶于鎳的晶格中。經(jīng)300℃熱處理時(shí)，鍍層衍射圖上出現(xiàn)了尖銳的Ni和Ni12P5的衍射峰，表明鍍層中出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)，析出Ni和亞穩(wěn)相Ni12P5。隨著熱處理溫度的升高，400℃熱處理時(shí)，磷原子擴(kuò)散偏聚，Ni的衍射峰進(jìn)一步增強(qiáng)，亞穩(wěn)相Ni12P5衍射峰消失，穩(wěn)定相Ni3P出現(xiàn)。
圖5是高磷化學(xué)鍍Ni-P鍍層(熱處理前與熱處理后)在10%HCl的溶液中浸泡4h的耐腐蝕試驗(yàn)結(jié)果。由圖5可知，經(jīng)200℃熱處理的Ni-P鍍層具有良好的耐鹽酸腐蝕性能，平均腐蝕速率為2.7243mg/cm2·h，使鍍態(tài)Ni-P鍍層的抗腐蝕性能提高37%。隨著熱處理溫度不斷升高，Ni-P鍍層的耐腐蝕性呈下降趨勢，但是耐蝕性均優(yōu)于鍍態(tài)Ni-P鍍層。
200℃熱處理時(shí)，有利于消除合金中殘留的原子氫，松弛內(nèi)應(yīng)力，可改善其耐蝕性。隨著熱處理溫度提高，非晶鎳磷合金鍍層發(fā)生晶化，出現(xiàn)晶界并伴有亞穩(wěn)相和穩(wěn)定相析出，在合金溶解時(shí)，新生成的相與基體間可形成腐蝕微電池而加速腐蝕。因此，隨著熱處理溫度的提高，導(dǎo)致鎳磷合金耐蝕性降低，抗腐蝕能力下降，腐蝕速率升高。
圖6是不同熱處理溫度條件下鍍層的顯微硬度柱狀圖，非晶態(tài)化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層在鍍態(tài)時(shí)顯微硬度為484.3HV，經(jīng)熱處理后，硬度值隨熱處理溫度的升高而提高，在400℃時(shí)顯微硬度達(dá)到1129.06HV。
