鎳鎢磷合金的電化學(xué)制備及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、NiWP三元合金具有很多優(yōu)異的性能,如裝飾性外觀、高硬度、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性和良好的耐蝕性等,備受研究者的關(guān)注,并以已利用多種方法成功制備得到。這些方法有化學(xué)鍍、直流電沉積、脈沖電鍍和噴鍍等。該合金因具不同的結(jié)構(gòu)而性能各異。由于鎢含量>20 wt.％的NiWP合金較難通過(guò)電沉積法制備得到,關(guān)于這種合金的研究鮮有報(bào)道。本文采用一種氨性檸檬酸鹽新型鍍液和適宜的工藝,成功實(shí)現(xiàn)鎢含量在30wt.％左右的NiWP三元合金的電化學(xué)制備,并根據(jù)實(shí)踐

2、要求主要開(kāi)展了以下幾方面的工作:
　　 1、Ni-30W-2P(wt.％)合金的電化學(xué)制備
　　 本文通過(guò)直流電沉積的方法,在檸檬酸銨鹽溶液中,通過(guò)研究工藝參數(shù)對(duì)NiWP合金的沉積過(guò)程的影響,確定了在這種體系下,獲得較高W含量的合金鍍層的最佳工藝,并對(duì)這種鍍層進(jìn)行了顯微形貌和組分的表征。W含量和電流效率均隨著pH的升高而升高。pH為7.0時(shí),W含量達(dá)到30.32 wt.％。pH值的最佳控制范圍為6.5～8.0。在70℃時(shí)

3、,鍍層中W含量達(dá)到30.75 wt.％,提高鍍液溫度會(huì)導(dǎo)致電流效率的降低。鍍液溫度最佳控制范圍為60～80℃。W含量是隨電流密度的增加呈先升后降趨勢(shì),而電流效率隨著電流密度的增加而降低,電流密度需控制在7.5～15 A/dm2內(nèi)。應(yīng)用最佳的工藝條件(pH=7,T=70℃,J=1.0A/dm2)電沉積得到光亮光滑的Ni-30W-2P(wt.％)合金,鍍層平整均勻,NiWP鍍層與基體結(jié)合良好,鍍層緊實(shí)細(xì)致。
　　 2、Ni-30W-

4、2P(wt.％)合金的結(jié)構(gòu)研究
　　 以Q235A鋼為基體電沉積得到Ni-30W-2P(wt.％)合金鍍層。對(duì)該鍍層的微觀結(jié)構(gòu)、晶相結(jié)構(gòu)、晶化過(guò)程和結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的研究。腐蝕后的鍍層的表面形貌表明晶體形狀主要為六邊形和五邊形,晶界分布均勻,Ni、W和P元素在鍍層表面的分布很均勻。鍍層的差熱分析表明放熱溫度范圍為493.8℃～780.5℃,晶化溫度為578.3℃。Ni-30W-2P(wt.％)合金在500℃及以下,均只

5、在20為44°附近出現(xiàn)一個(gè)Ni(111)的特征峰,表明該合金有一定的熱穩(wěn)定性。在800℃時(shí)該合金完全晶化。經(jīng)500℃熱處理180 min后,鍍層內(nèi)亞穩(wěn)相的析出并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變已進(jìn)行得比較完全,此時(shí)的鍍層具有最高的顯微硬度。經(jīng)300℃熱處理后,鍍層因應(yīng)力得到一定的釋放,結(jié)構(gòu)更加致密,其icorr與Cr鍍層的相近,具有良好的耐鹽水蝕性能。鹽酸腐蝕實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,經(jīng)300℃熱處理的Ni-30W-2P(wt.％)合金鍍層具有較NiP和Cr更優(yōu)的耐鹽酸

6、腐蝕性能。
　　 3、NiWP合金鍍層的耐電偶腐蝕性能研究
　　 將電偶對(duì)Q235A/鍍層(NiWP、FeNiW、NiP和Cr)浸泡在3.5wt.％NaCl溶液中觀察其電偶腐蝕行為。發(fā)現(xiàn)在電偶腐蝕過(guò)程中,Q235A為陽(yáng)極,各鍍層為陰極。經(jīng)不同溫度熱處理后的NiWP鍍層與相應(yīng)溫度熱處理后的Q235A鋼偶接后,表現(xiàn)出不同的耐電偶腐蝕性能。在各時(shí)間段下,不同的電偶對(duì)的腐蝕速率有同樣的變化趨勢(shì)。對(duì)同一電偶對(duì)的腐蝕速率來(lái)說(shuō),隨腐蝕

7、時(shí)間的延長(zhǎng),腐蝕速率有先增后減的趨勢(shì)。各電偶對(duì)的電偶腐蝕效應(yīng)系數(shù)大小順序?yàn)?γNiP>TNiWP(140℃)>γFeNiW(600℃)>γNiWP(320℃)>γNiWP(500℃)>γCr。與相應(yīng)的Q235A偶接后,經(jīng)500℃熱處理后的NiWP鍍層表現(xiàn)出與Cr接近的較佳的耐電偶腐蝕性能,而NiP鍍層的耐電偶腐蝕性能最差。FeNiW鍍層由于本身的微裂紋結(jié)構(gòu)而具有比NiWP稍差的耐電偶腐蝕性能。
　　 將各電偶對(duì)材質(zhì)鋼體(35Cr