高耐腐蚀涂层的纳米镍AZ91D镁合金#中英文翻译#外文翻译匹配

高耐腐蚀涂层的纳米镍 AZ91D镁 合金 顾长东，联建设，何金国，蒋忠浩，江青 重点实验室汽车材料，教育部，大学材料科学与工程系，吉林大学，南岭校区，长春， 130025 ，中国 。 2005年 3月 22收到 ;接受订正 2005年 7月 4日 ； 网上提供 2005年 8月 15 摘要 纳米（数控）镍涂层直流电镀对 AZ91D镁合金基体，以提高其耐腐蚀性能使用直接化学镀镍作为保护层。作为比较，两个化学镀 镍 涂层的镁合金具有不同厚度也 表现出来了 。表面的涂层，研究了扫描电镜和 FESEM 。数控镍涂层的平均晶粒尺寸约 40 nm和明显的 （ 200 ）首选纹理显示，经 XRD 。那个硬度数控镍涂层约 580 VHN ，这是远远高于（约 100 VHN ）的 AZ91D镁合金 底面厚度 。电化学测量结果表明，纳米镍涂层，镁合金是最低的腐蚀电流密度和最积极的腐蚀电位的研究涂层的镁合金。此外，数控镍涂层 AZ91D镁镁合金具有很高的耐腐蚀性能的快速腐蚀试验表明该文件中。原因增加耐腐蚀性能的数控镍涂层，镁合金应归功于其细晶结构和孔隙度低的 。 2005年 埃尔塞维尔 B.v，拥有全部 版 权 关键词 ：纳米镍 ;镁合金 ;电镀，化学镀镍 ;腐蚀 1 导言 镁日益重要的轻质金属结 构材料（密度为 1.74 g/cm3 ）在许多行业，飞机建造，航天技术，光学，汽车制造业例如。然而，本质上是高度镁反应及其合金通常有相对较 差 的腐蚀 阻碍 ，这限制了应用镁合金在实际环境。因此，通常是可取的改变表面性质的镁或镁合金工件，以提高其腐蚀和磨损电阻，可焊性，导电性或装饰外观。这可以通过涂层零件用金属，具有理想的性能所必需的具体应用1。由于镁是一种最电化学活跃的金属，任何涂层的镁合金应作为统一，坚持和孔隙尽可能免费。之一最具成本效益和简单的技术引进金属涂层到基电镀技术，包括化学镀和电镀。此外，镁被列为困 难 基板板块金属由于其高反应。至于对电镀镁合金，目前有两 钟方式 用于镀镁及镁合金：直接化学镀镍和锌浸泡2 。它可指出，在许多以前的报告中关于化学镁合金电镀 3-6 ，镍离子提供基本的碳酸镍镀液中。不同于上面提到的方法，直接化学镀镍的 AZ91D镁合金最近进行的使用镀液载硫酸镍 7 。近年来，有相当大的利益在理解的力学性能，腐蚀性能阻力和耐磨性的数控金属制作的电沉积，例如 8-14 。据他们说，数控展出许多不寻常的材料力学性能和电化学性能与常规多晶或非晶材料。因此，引入数控涂层相结合，高耐腐蚀性能与良好的 耐磨性镁合金基会非常有希望。在本文件中，对化学镀镍从酸性浴 7第一次上沉积 AZ91D 镁合金的保护层，以进一步电镀操作，然后数控镀层是直流电镀的保护层。显微和电化学性能的涂料的 AZ91D镁合金基体，研究了扫描电镜， FESEM ， XRD和电化学测量。衬底材料是 AZ91D镁合金压铸镁合金，大小为 30 * 40 * 5毫米。那个合金，主要是载有大约 9.1 ，铝，锌 0.64 ，锰 0.17 ， 0.001 ，铁和镁的平衡。样本碳化硅研磨 1500 号文件与之前的预处理进程。技术流程图电镀AZ91D 镁合金的显示 图 1 。那个样品进行了彻底清洁与去离子水作为尽快任何两个步骤之间的修改 。直接化学镀镍的厚度约上午 10 微米 在AZ91D镁合金 7被用来作为保护层进一步镀上镁合金。北卡罗来纳州的电镀镍涂层镁合金是直流电镀从浴含有硫酸镍，氯化镍，硼酸和糖精在pH值为 5.0和温度为 50度 恢复。 在电沉积过程中，用阳极电解镍板。电镀的运作数控镍涂层进行了约 30分钟的将使涂层厚度约 15微米 。扫描电子显微镜（ SEM,JEOL JSM - 5310 ，日本）和场发射扫描电镜（ FESEM,JEOL JSM- 6700F日本）受雇的意见，表 面涂层和断面形态及附件是一个能谱用于定性元素化学分析。晶体结构的样品，研究了 X -射线衍射（ X射线衍射仪， X射线数字 /最高，日本） 图 1 技术流程图数控电镀 Ni对AZ91D镁合金镁合金。 与铜目标和 monochronmator在 50kV及三百毫安与扫描速度和步骤正在 4度/min和 0.02度 ，分别 对 镁合金和涂层 硬度 进行了评价使用 HXD - 1000微型 与维氏硬度计压，在负荷 100克和会期 的 15号电化学方法进行的电化学分析仪（ CHI800 ，上海，中国 ） ，这是由计算机控制和支持软件。线性扫描伏安法实验进行了 3 氯化钠水溶液中使用经典的三电极电池板与铂（ Pt ）的作为反电极和银 /氯化银电极（ 207 毫伏与 它 ）作为参比电极。测试前，工作电极清洁的丙酮激动超声 10分钟。裸露面积的测试，得到双涂层环氧树脂（内啡肽 651 ）离开揭露面积约一平方厘米。参考铂电极附近有固定的工作电极（约0.5 毫米） ，可以尽量减少错误由于 IR 降的电解质。在电位扫描实验，对样品进行了第一次浸泡到 3 NaCl溶液中约 2 0分 钟，以稳定开路的潜力。 电位曲线所记录的电极电势席卷 从价值约 300-400毫伏较低值 500-600毫伏上比腐蚀电位，分别在清扫率为 5毫伏 /秒 ，随时记录变化 曲线测量和绘制后上述电化学测量。腐蚀电位和腐蚀 ， 电流密度 icorr确定直接从这些 ，随时记录变化 曲线塔菲尔区外推法。酸浸泡试验中 10 的盐酸溶液在室温下进行测试的耐腐蚀性数控镍涂层的镁合金。如果有微孔隙涂料，腐蚀解决方案将削弱镁基通过毛孔。 由于高化学活性的镁，对 H+的腐蚀解决方案将减少镁并变成氢气气泡。因此，时间之间的间隔开始测试的 图 2 X射线衍射图谱的电镀 Ni对 AZ91D镁合金 镁 合金在不同的时间间隔 （一） AZ91D镁合金 基板 （二）镀基材为 10分钟 ，（ 三）数控电镀镍涂层。 第一氢气泡产生的涂层表面可以用来捐赠的耐蚀性涂层的镁合金基体。作为比较 ， 镀镍涂层不同厚度（ 10到 25微米 ）也进行了分析。 3.结果和讨论 3.1 。显微组织和硬度的涂料 图 2（ a）显示模式的 X射线衍射的 AZ91D镁合金镁合金，这表明 底面 合金包括 最初 a（毫克） 物资 所包围的共晶混合物 a和 b（ Mg17Al12 ） 15 。它也可看到从 X射线衍射图谱图。 图 2（ b）和形态 无关，如 图 3 在化学镀镍约 15分钟， AZ91D镁合金的全面覆盖的化学镀镍沉积。磷含量化学沉积率非常低，因为镍是第一沉积在表面的镁合金根据沉积机制镀上镁合金 7 。的 X射线衍射分析结果作为数控交存电镀镍涂层中显示图 2如果简报的 X 射线波长， 它 半高宽 （全最大宽度的一半）的（ 200 ）衍射峰， 它的 衍射角和常数 K=1 。从均衡器。 （ 1）平均晶粒尺寸的纳米镍约为 40纳米。在此外， X射线衍射结果也表明，数控镍涂层有一个明显的（ 200）首选纹理。事实上， 镍镀 层已知给众多，明确界定首选方向取决于沉积条件，即电解质成分 ， 温度 pH值，电流密度，搅拌和有机补充17,18 。那个（ 200）首选质地数控镍在这一研究可能会由于给定的 电沉积 条件可能会导致更高的电极过 。并减少 Ni2+的浓度在电极表面 18 。 图 3（ a）显示了典型的表面形态沉积镍涂层数控。这可以看出，作为表面的沉 积镍涂层数控非常紧凑没有殖民地结构，这是完全不同在 菜花状 （在微米大小）表面形貌的化学镀镍沉积 图 3 晶粒尺寸 （见图 3（ b）项） 。此外，沉积表面数控镍涂层展出单位和镜面外观和晶粒尺寸的存款不能得到解决常规扫描电镜观测。为了一个明确的 观察细晶结构，标本的数控镍是抛光和腐蚀稀硝酸 /乙醇解决方案之前，扫描电镜观察。表面形貌的数控镍预处理后，上述结果表明 在图 4 非常统一的数控 加工 结构中可以看出 表面上的数控 加工 后略有腐蚀镍。图第 5（ a）显示断面形态数控镍涂层对AZ91D镁合金。显示基板和两种类型 图 4 细晶结构 的镍层的横截面的涂料，基材，保护层和数控镍 层的特 点是符合两个箭头，分别在图 第 5（ a） 。从这一数字中，可以看出 生成物 图 5 （ a）横截面形态的镍涂层， AZ91D镁合金， （ b ）在定性元分析涂层 AZ91D镁 的酸预处理之前镀保护层的镁合金的表面 不平处 作为 网状 粘附 7。此外， 那 没有明显的界限之间的保护层和数控镍层，指出，数控镍层紧紧附在保护层。此外，数控镍层显示非常结构紧凑，没有毛孔从断面观察。 图 第 5（ b）给定性元分析的数控加工镍涂层， AZ91D镁合金的 X射线能谱分析。为降低磷含量保护层前交存的 AZ91D镁合金基体的分布的因素磷是没有检测到能谱。从内容分发从衬底的涂层表面沿 行标在图 5 （ a）项，可以看出，涂层是密切相关的镁合金基体。 一般情况下，纳米材料通常有提高硬度比较传统多晶硅材料 9,10 。在这项研究中，硬度数控镍涂层约 580 VHN ，这是远远高于这对 AZ91D镁合金基体（约 100VHN ） 。因此 镁合金涂层的数控镍高硬度预计将大大提高其表面性能，例如耐磨损性。 3.2 防腐性能的涂料 图 6给了电化学极化曲线 AZ91D镁合金基体和各种涂料在镁合金基体的 3氯化钠水溶液在室温条件下的解决方案。阴极反应电化学极化曲线相对应演变的氢和阳极极化曲线是最重要的功能有关的腐蚀阻力。在镁合金基体和上午 10时基与化学镀镍合金层，当 其扩散 到阳极地区，一个激活控制阳极过程进行了观察。那个极化电流的增加而增加的应用阳极电位，没有明显的钝化现象。然而， 腐蚀电位 Ecorr的衬底 10毫安 时化学镀镍层转向积极大约 80 mV的比较与衬底和腐蚀电流密度 icorr下降至 1.546 mA/cm2的基板为 0.327 mA/cm2的 10毫安 时厚度镀镍层 。至于电化学极化曲线 25时基板化学镀镍层厚度的腐蚀电位 Ecorr积极转变 0.410 V和腐蚀电流密度只有9.8 微安 /cm2 。和当应用潜力增加到 0.287 伏，一个薄钝化膜的表面形成的涂层的腐蚀电流密度约 15.2 毫安 /cm2 。然而， 而 隐含的 0.085伏，镍溶解发生日益腐蚀电流密度。对于电化学极化曲线与基板数控镍涂层，应该注意到，腐蚀电位 Ecorr显着转移到积极的方向发展相比与衬底和腐蚀电流密度 icorr主要是减少了。之间的潜力价值观？ 0.174 和 0.162 伏，形成薄薄的 现象 发生造 成了目前的大约有限 4.92 微安 /cm2 。 这种现象 ，但是，一旦破裂应用潜力超出了 标准 0.162 伏， 后 现象 细分，镍溶解会发生通过毛孔数控镍涂层。 图 6 电化学极化曲线 因此可以可见，腐蚀电位 Ecorr的化学镀镍涂层对 AZ91D 镁合金大大增加朝积极的方向发展时，涂层厚度增加。因此，数控镍涂层具有最高腐蚀电位和腐蚀电流密度最低在所有这些研究涂层。事实上，电化学技术报告了研究之间的关系孔隙度和腐蚀速率测量镀镍矿钢 19,20 。随着孔隙度的化学镀镍层降低，腐蚀的价值潜在 Ecorr将变 得更为 增大 和腐蚀 现今 的变小。从一定意义上讲，腐蚀电流密度反映了腐蚀率的涂层。因此，可以推断出从上述讨论中说，数控镍涂层，镁合金具有最低孔隙度之间的研究涂料，这表明高耐蚀性。此外，为化学镀镍涂层在镁合金，由于减少了孔隙度与增加涂层厚度，耐蚀性似乎增加。在酸浸泡试验，但没有氢气泡沫产生的数控镍涂层 AZ91D镁镁合金后沉浸在 10 盐酸 溶液 2小时然 后 镁合金的化学镀层具有相同的厚度约 25微米 只 可 接受 约 8分钟无腐蚀镁基在相同的腐蚀解决方案。那个有很大的差别，在耐蚀性暗示化学镀镍涂层孔隙率应展览和一些数控镍涂层将得到 充分的密度。此外，根据以 13高耐腐蚀性的数控材料由于高度的表面缺陷造成的从表面组分的高晶界和 接口 提供越来越多的 好的接触方式 ，因此，分散的腐蚀电流密度。因此，数控镍涂层，镁合金是一种有效的方法，以改善腐蚀阻力的 4 。结论 在这项研究中，纳米晶 体度 镍涂层应用于在 AZ91D镁合金基体的直接电流 镁合金 显示 。使用 电 流 直接化学镀镍作为保护层。结果可归纳如下： 1 。数控镍涂层的平均晶粒尺寸约 40 nm 和明显的（ 200 ）首选纹理。并作为表面沉积镍涂层数控显示更多紧凑比化学镀镍矿床。 2 在酸浸泡试验，数控镍涂层展 出非常高的耐腐蚀性比化学镀镍涂层具有相同的厚度。电化学测量表明，数控镍涂层的低孔隙度和非常低的腐蚀速率。原因镁合金应归功于其良好粮食结构和孔隙度低的涂层。 3 此外，硬度数控镍涂层约 580 VHN ，远远高于 AZ91D镁镁合金基体（约 100 VHN ） 。因此，数控镍涂层相结合的高耐蚀电阻和高硬度预计将扩大应用的镁合金。致谢作者非常感谢基金会国家重点基础研究和开发计划No.2004CB619301和项目 985个，汽车工程，吉林大学对所提供的支持。 参考文献 1 J.E. 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