【摘 要】
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金属镍具有良好的化学稳定性,在大气环境下表面易生成惰性钝化膜,使电极电位正移,从而使其在大气环境中耐蚀性提高;而且镍还具有优异的组织稳定性和电催化性能。钨是在自然界中具有最高熔点的金属,具有良好的化学结构稳定性、良好的耐蚀性和高硬度的特性。钴也具有高熔点和能够改善合金的塑性及热加工性能等优点。在镍基合金中添加钴元素可提升合金强度和组织稳定性,对镀层的晶体结构和微观形貌产生显著的影响。镍钨合金镀层具
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金属镍具有良好的化学稳定性,在大气环境下表面易生成惰性钝化膜,使电极电位正移,从而使其在大气环境中耐蚀性提高;而且镍还具有优异的组织稳定性和电催化性能。钨是在自然界中具有最高熔点的金属,具有良好的化学结构稳定性、良好的耐蚀性和高硬度的特性。钴也具有高熔点和能够改善合金的塑性及热加工性能等优点。在镍基合金中添加钴元素可提升合金强度和组织稳定性,对镀层的晶体结构和微观形貌产生显著的影响。镍钨合金镀层具有高耐磨性,结合力良好,高硬度等优点。因此本论文研究课题考虑在镍钨合金电沉积中引入钴元素,制备Ni-W-Co三元合金镀层,以进一步提升镀层的耐高温和耐腐蚀性能。实验以柠檬酸盐为络合剂,首先通过单因素实验研究Ni-W-Co合金电沉积的工艺条件对沉积速度、镀层显微结构和镀层的自腐蚀电位的影响,对工艺条件的选定作出判定。研究的工艺条件包括:电流密度、施镀温度、电镀时间和镀液pH值等。并对合金镀层进行热处理,比较不同热处理温度和保温时间下,对合金镀层性能和微观结构的影响。采用循环伏安、阴极极化和交流阻抗测试技术研究主盐浓度、络合剂种类和添加剂对合金电沉积过程的影响。通过正交优化实验确定镀液的主盐和络合剂的最佳配比。采用电化学测试、电镜扫描(SEM)和X光电子能谱分析(XPS)方法研究Ni-W-Co合金镀层在3.5 wt%Na Cl溶液中的腐蚀行为。实验表明,Ni-W-Co合金电沉积的工艺范围为:电流密度为0.8-2.4 A/dm~2;施镀温度为50-60℃;pH值为6-7;电镀时间在60分钟左右时可获得各项性能均优异的镀层。通过热处理可提高合金镀层的硬度,热处理温度越高,保温时间越久,合金硬度越高。当温度为650℃保温6小时后,镀层硬度可达1500 HV。热处理还能改变合金镀层的表观颜色以及调控合金镀层的金属元素分布。通过对不同添加剂的镀液电化学测试和所得合金镀层的测试,比较添加剂对沉积过程和镀层性能的影响。通过正交优化,得到的主盐和络合剂最佳配方为:氨基磺酸镍105 g/L、钨酸钠10 g/L、硫酸钴15 g/L、柠檬酸钠150 g/L。采用实验获得的工艺参数和镀液成分,制备的镀层,在3.5 wt%Na Cl溶液中浸泡,根据腐蚀不同时间的腐蚀电势,绘制腐蚀时间-腐蚀电势图,根据图可将腐蚀进程分为三个阶段。腐蚀前期,腐蚀液中离子开始侵蚀镀层;腐蚀中期,镀层的惰性氧化膜遭到破坏;腐蚀后期,腐蚀产物覆盖在镀层表面,影响Ecorr的变化趋势。
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