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腐蚀导致材料过早失效,既造成国民经济的重大损失,又是各类安全事故的重要诱因。增强材料的耐蚀性,可以有效延长材料的使用寿命,降低事故发生的概率,从而实现本质安全。表面处理是改善材料耐蚀性最经济、最有效的技术途径之一。其中化学镀作为一种新兴的性价比高、节能环保的表面工程技术,能赋予材料优异的防腐、耐磨等综合性能,因此成为材料保护技术重要的研究领域。本文以Q235钢为研究对象,对其表面Ni-Cu-P三元合金化学镀及Ni-Cu-P基梯度复合化学镀技术进行了系统研究。论文主要研究工作及成果/结果如下:1)Ni-Cu-P三元合金化学镀镀液有效组分筛选、配方优化及施镀工艺研究以镀液稳定性、镀速、镀层表面质量、硬度、孔隙率及其Cu、P和Ni元素含量为主要技术指标,基于有效组分筛选结果,确定了以硫酸镍和硫酸铜为主盐,次亚磷酸钠为还原剂,柠檬酸钠为络合剂的最佳镀液配方:C6H5Na3O7·2H2O 17.5g/L,NiSO4·6H2O 25g/L,CuSO4·5H2O 1.5g/L,NaH2PO2·H2O 23.7g/L,CH3COONH4 15g/L,酒石酸钾钠5g/L,羟基乙酸钠5g/L。最佳施镀参数:镀液初始pH值7.50,镀液温度80±1℃。2)Ni-Cu-P基复合化学镀技术研究基于前期优化获得的最佳工艺条件,分别实现了Ni-P、Ni-Zn-P和Ni-Cu-P独立镀层试样的制备,并进行了3.5wt%NaCl水基溶液中Eocp的测试。测试结果表明:各镀层试样开路电位排序如下:Ni-Zn-P<Ni-P<Ni-Cu-P。基于牺牲阳极阴极保护电化学原理,优化设计并成功制备了Ni-Cu-P/Ni-P、Ni-Cu-P/Ni-Zn-P及Ni-P/Ni-Zn-P梯度复合镀层。研究结果表明:无论是Ni-Zn-P在Ni-P基镀层表面的沉积,还是Ni-Zn-P、Ni-P在Ni-Cu-P基镀层表面的沉积,中间活化都是决定复合镀质量的关键。活化工艺条件为:50ml/LHNO3+150ml/LH2O2溶液,室温,20s。3)典型试样性能分析对典型镀层进行了EDS、SEM、显微硬度、XRD、孔隙率、全浸腐蚀实验以及动电位极化曲线测试。EDS分析结果表明,各镀层成分如下:Ni-P镀层,P 7.95%、Ni 92.05%;Ni-Zn-P镀层,P 6.17%、Zn 14.81%、Ni 79.02%;Ni-Cu-P镀层,P 9.27%、Cu 11.02%、Ni 79.71%。表面和截面SEM分析结果表明:镀层/基体结合紧密,界面无间隙、缺陷,镀层致密,厚度分布均匀。显微硬度测试结果表明:Ni-P、Ni-Zn-P、Ni-Cu-P、Ni-Cu-P/Ni-P,Ni-Cu-P/Ni-Zn-P、Ni-P/Ni-Zn-P镀层硬度分别为481.5HV、278.6HV、536.7HV、604.8HV、364.5HV、333.9HV。XRD分析表明:各镀层均为非晶态镀层,复合镀层的非晶态特征相比相应单层镀层更为明显。Eocp-t(开路电位-时间)曲线及PDP(动电位极化)曲线测试结果表明,各镀层均为阴极性镀层,但不同镀层间存在明显的电位差,不同镀层均能不同程度地降低腐蚀电流密度,其中复合镀层降低幅度较大;孔隙率测试及50℃,3.5wt%NaCl溶液中全浸腐蚀实验测试结果表明,复合镀层孔隙率最低,其腐蚀防护能力最强。