(Zn-Ni)-Al2O3納米復合鍍層的制備及耐蝕性能研究.pdf

1、本文將納米級α-Al2O3顆粒與Zn、Ni共沉積，制備兼具納米Al2O3顆粒與Zn-Ni合金優(yōu)異性能的高耐蝕性納米復合鍍層，對進一步拓寬Zn-Ni合金基鍍層的應用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實意義。利用靜態(tài)浸泡試驗、電化學測試考察鍍層的耐蝕性能，優(yōu)化復合鍍工藝。研究了超聲對Zn-Ni合金電沉積的影響，并利用離子色譜分析納米氧化鋁顆粒在鍍液中對Zn2+、Ni2+離子的吸附情況，進而研究超聲波作用下復合電沉積的機理。利用XRD、SEM、XPS對鍍層的結(jié)

2、構(gòu)、鍍層的腐蝕過程和腐蝕產(chǎn)物進行分析，研究了納米復合鍍層及其鈍化膜的耐蝕機理。
　　對納米氧化鋁顆粒分散劑的研究表明，使用阿拉伯膠和陽離子表面活性劑CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）協(xié)同作用可有效促進鍍層中納米氧化鋁的均勻分散，并促進納米氧化鋁與Zn、Ni的共沉積，提高復合量。通過對電鍍過程中納米Al2O3分散方式的進一步研究，找到了一種有效的分散納米氧化鋁顆粒的方法，即內(nèi)置式超聲振蕩。利用超聲的空化作用可使鍍液中的納米Al2O3呈

3、單分散狀態(tài)，并且內(nèi)置式超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波在溶液中產(chǎn)生超聲流，使納米顆粒向陰極的運動速率加快，顯著增大鍍層中納米氧化鋁的復合量。因此在無分散劑作用下直接使用內(nèi)置式超聲即可制備單分散、納米Al2O3含量高的復合鍍層。該方法有效的解決了納米復合鍍液中納米顆粒團聚這一制約納米顆粒優(yōu)異性能發(fā)揮的難題，并避免了使用分散劑可能給鍍層耐蝕性能提高帶來的負面影響。
　　對內(nèi)置式超聲波作用下(Zn-Ni)-Al2O3納米復合電沉積機理的研究表明

4、，超聲波通過增大液相傳質(zhì)影響基質(zhì)金屬Zn-Ni合金的電沉積，使鍍層Ni含量下降。而納米Al2O3對Ni2+離子的吸附強于對Zn2+離子的吸附，使復合鍍層Ni含量增加。納米Al2O3與基質(zhì)金屬的共沉積過程是在超聲場和電場共同作用下完成的，吸附著Zn2+和Ni2+離子的納米Al2O3顆粒運動到陰極表面，在納米Al2O3顆粒上吸附的Zn2+和Ni2+離子直接還原，形成Zn-Ni合金，同時把Al2O3顆粒包裹入合金鍍層中，因此基質(zhì)金屬鍍層與納米

5、氧化鋁顆粒結(jié)合緊密，這對鍍層耐蝕性能的提高至關(guān)重要。
　　通過對納米(Zn-Ni)-Al2O3復合鍍層腐蝕過程及腐蝕產(chǎn)物的研究表明，納米(Zn-Ni)-Al2O3復合電鍍層在腐蝕介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性能，主要是由于腐蝕過程中均勻分布于Zn-Ni基質(zhì)金屬中的納米Al2O3微粒把腐蝕介質(zhì)和晶粒隔開，有效地減少了基質(zhì)金屬在腐蝕溶液中的暴露面積，并且納米Al2O3為不導電的納米顆粒，基質(zhì)金屬鍍層發(fā)生腐蝕時納米顆?？梢苑稚⒏g電流，從而有

6、效抑制腐蝕介質(zhì)對鍍層的腐蝕?；|(zhì)金屬為γ相金屬間化合物，腐蝕后生成ZnCl2·4Zn(OH)2，而不同于Zn鍍層的腐蝕產(chǎn)物ZnO，該腐蝕產(chǎn)物不易溶解，它將納米Al2O3和Ni包覆起來形成阻擋層，而腐蝕產(chǎn)物中富集的Ni和納米Al2O3對腐蝕的抑制作用有效地提高了鍍層的耐蝕性。
　　對復合鍍層鈍化膜性能研究表明，Al2O3含量為3.7mass％的(Zn-Ni)-Al2O3復合鍍層的鈍化膜比Zn-Ni合金鍍層的鈍化膜更致密，并且納米Al