热处理温度对Ni—W-P脉冲电沉积层耐蚀性的影响

84I脉冲FJLJA蚀的影响热处理温度对NIWP脉冲电沉积层耐蚀性的影响孙晓东，赵芳霞，张振忠南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京210009摘要为了进一步提高电沉积NIWP合金层的耐蚀性，将其在不同的温度下热处理1H，利用XRD谱研究了热处理温度对合金层微观组织的影响，采用TAFEL曲线、EIS技术研究了热处理温度对其在35NAC1溶液中耐蚀性的影响。结果表明随着热处理温度的升高，NIWP合金镀层由非晶态结构逐渐转变为晶态结构，400时晶化析出了NI及NIP相，其晶粒尺寸随温度升高逐渐增大；镀层的耐蚀性随热处理温度的升高先增强后降低，400时镀层的耐蚀性最好。关键词NIWP镀层；脉冲电沉积；热处理温度；微观组织；耐蚀性中图分类号TQ153TG15699文献标识码A文章编号100115602012070034040NIP镀层因其出色的耐蚀性及摩擦学性能，在工业上得到了广泛的应用。为了进一步提高其耐蚀性及热稳定性，通常会在镀层中引入硬质元素如W等。NIWP合金镀层在高温状态下，微观组织结构会发生变化，耐蚀性也将发生变化。目前，就热处理温度影响NIWP脉冲电沉积层耐蚀性的报道较少。本工作采用脉冲电沉积的方法，通过引入高熔点的W元素，制备了非晶态NIWP三元共沉积合金层，研究了热处理温度对镀层结构和耐蚀性的影响。L试验11NIWP合金镀的制箭基材为Q235钢，尺寸为25MM25MM2MM。基材前处理打磨除锈一碱洗除油60GLNAOH，20GLNA2CO3，20GLNA3PO412H2O，2GLNA2SIO3，13MLLOP一10，8090，15MIN一水洗一酸洗活化20体积分数盐酸，室温，30S一水洗。以试片作阴极，N4镍板为阳极进行脉冲电沉积。电镀NIWP工艺6000LNISO46H2O，4000收稿日期20120113基金项目江苏省科技厅社会发展计划BS2007120通信作者张振忠1964一，博士，教授，主要从事纳米粉体制备研究，电话02583587766，EMIALNJUTZHANGZZ126CORNGLNA2WO42H2O，1500GLNAH2PO2H2O，100O0LC6H5NA3O7，005GL表面活性剂，温度50OC，PH值为56，脉冲占空比3050，频率250300HZ，电流密度35ARIM。12热处理将镀态试样置于氮气保护的管式电炉中，分别在300，400，500，600下加热1H，并随炉冷却。13镀层性能表征采用JSM6160LV型扫描电子显微镜分析镀层表面形貌与成分。利用DMAXRBX射线衍射仪分析镀层的晶体结构CU靶KCT辐射，X射线波长为0154056NM。采用CHI660B电化学工作站测试电化学性能试样为工作电极，PT为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极；腐蚀溶液为35NAC1溶液，温度为室温。2结果与讨论21热处理温度对NIWP镀微脱纰纵的影响211镀层晶体结构图1为NIWP合金镀层及其在不同温度下热处理LH后的XRD谱。由图1可见NIWP镀层的衍射峰是宽化的“馒头峰”衍射形态，是典型的非晶态结构；300QC热处理后，镀层衍射峰仍较宽，但明显锐化，此时镀层仍主要为非晶态结构，但其量变少；400热处理后，镀层开始晶化，出现了NI和NIP晶体相；随温度进一步升高，XRD谱中并未出现含W元素詈INUNIU6热处删温度埘NIWT脉7LFI电C卡J层耐蚀性的影响NIWP合金镀层的自腐蚀电位稍高于镀态镀层，但其自腐蚀电流密度明显变小，为0194TACM，接近于镀态镀层的12，极化电阻达到最大值7786EM，3倍于镀态镀层，说明此处理温度下镀层的耐蚀性最好；继续提高热处理温度NIWP合金镀层的耐蚀性急剧变差，均明显差于镀态镀层。222交流阻抗谱图5是NIWP合金镀层经不同温度热处理后在35NAC1溶液中的NYQUIST谱，图6是其对应的BOLD谱。由图6可见，镀层在高频区和低频区出现了2个时间常数，即整个阻抗谱由高频容抗弧和低频容抗弧组成。其中，高频区的时间常数可认为是NIWP合金镀层在腐蚀溶液中自发形成的一层氧化一12010080一一40200210123456LGTHZ6NIWP合金镀层存不1处温0BOLD膜，低频区的时间常数则表示的是镀层的活化过程，即电极表面的电化学反应过程。图7为阻抗谱等效电路。由于镀层在35NAC1溶液中腐蚀阻抗的弥散效应很强，而用常相位角原件CPE代替电容元件，它由2个参数常相系数CPE一和弥散系数凡CPEP决定。其中，是溶液电阻，R和CPE分别表示氧化膜的电阻和电容，尺和CPE表示电化学反应电荷转移电阻和双电层电容卜NJ。表2为阻抗谱拟合的电化学参数。5NIWP金镀层小热处理温度F的NYQUIST酱罔7NJWP合镀交流5LJCFF,J等效LU表2NIWP合金镀层的交流阻抗拟合参数2716X1020321023051、279I107953L【由表2可见镀层经400OC热处理后，NYQUIST半圆弧的半径最大，R也最大，达到了193910QCM，高于其他温度镀层一个数量级，表明其耐蚀性最好；其他温度热处理的镀层耐蚀性能均差于未经热处理的镀层，主要是因为在未经热处理时镀层是一种非晶态结构，不存在晶界等缺陷，其耐蚀性较好；经300热处理镀层晶体结构仍主要为非晶结构，其R值为1364QEM，接近镀态镀层R1416QEM，说明此温度下热处理对其耐蚀性的影响较小；500以上高温热处理后，镀层的尺较之前有较大的变化，据XRD分析可知，镀层晶化产生了NIW和NIP相，而且随着温度的升高，晶粒长大也趋于稳定，由于相的产生就伴随有晶间腐蚀，析出的NIP和NIW固溶体形成了腐蚀微电池，从而降低了镀层的耐蚀性；此外，镀层经高温热处理后，其拉应力增大，导致镀层出现了微裂纹。在4OO时，镀层的CPE一T值最小，为230510。FERA，CPE，一T反映的是镀层的致密性，其大小与渗入镀层中的介质量有关，渗入的量越少，电容值就越小，致密性越好。CPEP反应的是表面均匀性，其值越接近于1，说明表面均匀性越好，在介质中的越接近于均匀腐蚀。这也很好的证实了400OC时NIWP合金镀层的耐蚀性是最好的。3结论1随热处理温度升高，脉冲沉积NIWP合金镀层晶体结构逐渐由非晶态转变为晶态结构400OCO8642086420一一一一4Q471，1乃O4023605523263，5192700O08628269006932230，HN700O009862390936345939000237645395955850OKMMMM跋乙10FN主IU热处瞍对NWT脉冲IU积耐蚀RL的影响时晶化析出NI和NIP相，晶化相的尺寸随温度升高逐渐增大；温度超过500OC时，晶粒尺寸变化趋于平缓。2300OC热处理后镀层的耐蚀性稍差于镀态镀层；经400C【热处理后自腐蚀电流密度为0194IXACM，极化电阻。为7786QCB，优于镀态及其他温度热处理的镀层，且通过阻抗谱拟合得到的镀层电化学反应电阻R也最大，耐蚀性最好；继续升高温度后，镀层表面出现了微裂纹，最终导致耐蚀性急剧下降。参考文献1TIENSK，DUHJG，CHENYISTRUCTURE，THERMALSTABILITYANDMECHANICALPROPERTIESOFELECTROLESSNIWPALLOYCOATINGSDURINGCYCLETESTJSURFACEANDCOATINGSTECHNOLOGY，2004，1771785325362TIENSK，DUHJGTHERMALRELIABILITYOFELECTROLESSNIPWCOATINGDURINGTHEAGINGTREATMENTJTHINSOLIDFILMS，2004，4694702682733BALARAJUJN，SOWKARANARAYANANTSN，SESHADRISKELECTROLESSNIPCOMPOSITECOATINGSJAPPLIEDELECTROCHEMISTRY，2003，3312124112424AMNUAYSAKC，GOBBOONL，CHRISTOPHERSACORROSIONOFNANOCRYSTALLINENIWALLOYSINALKALINEANDACIDIC35WTNAC1SOLUTIONSJCORROSIONSCIENCE，2011，533106610715GUOZ，KEONGKG，SHAWCRYSTALLISATIONANDPHASETRANSFORMATIONBEHAVIOROFELECTROLESSNICKELPHOSPHORUS”“”“”“L；67891012PLATINGDURINGCONTINUOUSHEATINGJALLOYSANDCOMPOUNDS，2003，3581112119BALARAJUJN，JAHANSM，ANJANAJ，ETA1STRUCTUREANDPHASETRANSFORMATIONBEHAVIOROFELECTROLESSNIPALLOYSCONTAININGTINANDTUNGSTENJALLOYSANDCOMPOUNDS，2007，4361319327LIUH，GUORX，ZONGY，ETA1EVOLUTIONOFGRAINSIZEANDMICROSTRAINOFELECTROLESSDEPOSITEDNIWPCOATINGSWITHHIGHPHOSPHORUSCONTENTDURINGHEATTREATMENTJTRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENT，2010，317123128KUBISZTALJ，NIEDBALAJ，BUDNIOKACORROSIONRESISTANCE0FZNNIPNICOMPOSITECOATINGSJSURFACEANDINTERFACEANALYSIS，2010，426712221225IBRISN，MIRZAROSCAJC，SANTANAA，ETA1COMPARATIVEEISSTUDYOFAPASTEELECTRODECONTAININGZINCPOWDERINNEUTRALANDNEARNEUTRALSOLUTIONSJ1SOLIDSTATEELECTROCHEMISTRY，2002，62119125KROLIKOWSKIA，PLONSKAE，OSTROWSKIAEFFECTSOFCONPOSITIONALANDSTRUCTURALFEATURESONCORROSIONBEHAVIOROFNICKELTUNGSTENALLOYSJSOLIDSTATEELECTROCHEMISTRY，2009，132263275MENGGZ，SUNFL，SHAOAYW，ETA1EFFECTOFPHYTICACIDONTHEMICROSTNLETUREANDCORROSIONRESISTANCEOFNICOATINGJELECTROCHIMICAACTA，2010，552059905995曹楚南，张鉴清电化学阻抗谱导论M北京科学出版社，2004编校张德忠2012全国绿色新型重防腐蚀涂料与由中国腐蚀与防护学会主办的“全国重防腐蚀涂料与涂装技术研讨会”自2002年以来已