化學(xué)鍍Ni-P鍍層特征及性能的研究.pdf

1、化學(xué)鍍鎳是提高金屬材料腐蝕性能的一種非常重要的方法,但是一般來說化學(xué)鍍鎳都是一個(gè)多組分的系統(tǒng)它至少包含一個(gè)或多個(gè)添加劑如：絡(luò)合劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑等，工藝較為復(fù)雜成本較高，而且通常工藝中含有許多對(duì)環(huán)境有危害的化學(xué)試劑。聚乙烯吡咯烷酮是水溶性的、無毒，與生物相容的能力十分強(qiáng)，被普遍地應(yīng)用于制藥以及醫(yī)療中，以下簡稱PVP。我們希望嘗試使用PVP作為一種新的、多功能的添加劑，研究一種綠色環(huán)保的、簡單的聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)去替代多組分的

2、系統(tǒng)，以達(dá)到減少化學(xué)試劑的成本和簡化化學(xué)鍍工藝的目的。之后又利用電化學(xué)工作站、掃描電子顯微鏡、顯微硬度計(jì)與X射線衍射儀等表征方法，研究了在聚乙烯吡絡(luò)烷酮系統(tǒng)中不同實(shí)驗(yàn)操作條件例如，溫度和pH值如何影響化學(xué)鍍鎳磷合金的鍍液本身、鍍層的沉積速率、組織形貌、耐腐蝕性以及硬度等。實(shí)驗(yàn)主要研究結(jié)果如下：
　?。?）采用聚乙烯吡咯烷酮作為唯一添加劑，在AZ31基體上成功獲得了Ni-P鍍層，因此PVP被證明可以作為一種多功能的添加劑在AZ31鎂

3、合金上制備鎳磷涂層，并且多功能添加劑PVP在溶液中的濃度對(duì)化學(xué)鍍Ni-P合金有十分顯著的影響。隨著鍍液中PVP濃度的增加Ni-P鍍層的總沉積速率降低，而且不同濃度的PVP鍍液沉積得到的Ni-P涂層的結(jié)構(gòu)都是由晶態(tài)和不定型的混合物組成。Ni-P鍍層在許多性能方面都十分優(yōu)異，在硬度和耐腐蝕性方面相比沒有化學(xué)鍍處理的基體都有了顯著的提高。并且當(dāng)PVP濃度為10 gL?1時(shí)，Ni-P鍍層的表面質(zhì)量最優(yōu)、厚度最高，因此硬度和耐腐蝕性能也相對(duì)較高。

4、
　?。?）在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中溫度對(duì)化學(xué)鍍鍍液本身以及化學(xué)鍍的沉積速率、鎳磷涂層的結(jié)構(gòu)性能等都有十分重要的影響。由于溫度會(huì)影響化學(xué)鍍反應(yīng)過程中離子的擴(kuò)散速度，因此在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中當(dāng)溫度從50℃變化到70℃時(shí)化學(xué)鍍的沉積速率都是隨著溫度的增加而增加的，但是溫度超過一定值時(shí)化學(xué)鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性會(huì)變差，容易導(dǎo)致溶液分解從而使沉積速率下降，在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中溫度達(dá)到70℃時(shí)沉積速率達(dá)到了最大值18.51μmh-1。在不同溫度下

5、聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中沉積得到鍍層的結(jié)構(gòu)都是由結(jié)晶性能較優(yōu)的Ni單質(zhì)以及很少的結(jié)晶性相對(duì)較低的鎳磷合金的混合物組成。由于涂層的表面質(zhì)量、磷含量以及厚度等因素的影響，當(dāng)溫度為50℃和80℃時(shí)涂層的硬度和耐蝕性能相對(duì)較差，而溫度為60℃和70℃時(shí)涂層的性能較好且這個(gè)兩個(gè)溫度下沉積得到的涂層性能變化不大。
　?。?）同樣，pH值對(duì)于聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)的鍍液本身以及化學(xué)鍍的沉積速率、鎳磷涂層的結(jié)構(gòu)性能等也有十分重要的影響。由于化學(xué)鍍鍍液的p

6、H值不同，化學(xué)鍍的氧化還原反應(yīng)總電勢(shì)差就會(huì)不同、反應(yīng)產(chǎn)生活性氫原子的速度不同，而且溶液中鎳離子與次磷酸根的反應(yīng)產(chǎn)物也會(huì)不同。而不同產(chǎn)物的溶解度也不同，因此在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中當(dāng)pH值從6變化到8時(shí)化學(xué)鍍的沉積速率都是隨著pH的增加而增加的。但是pH值太高時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物通常為HPO32-，而它的溶解度較低容易產(chǎn)生NiHPO3沉淀，因此會(huì)使化學(xué)鍍的沉積速率降低。在聚乙烯吡咯烷酮系統(tǒng)中pH達(dá)到8時(shí)沉積速率達(dá)到了最大值17.02μmh-1。而在聚