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与其他金属材料的Ni-P化学镀工艺相比,Mg的自腐蚀电位很负(-2.37V),极易氧化,使镀液中沉积的金属与基体很难形成稳定的结合,且与Ni-P层间的电位差较大,一旦存在孔隙便会加重基体腐蚀;镁合金上α基相和β相之间电极电位相差较大,更难在其表面形成均匀稳定的Ni-P层。现有工艺多采用HF氟化前处理,利用表面稳定的氟化镁膜保护基体不会被化学镀液过度腐蚀,但MgF2膜不具有反应活性,夹杂在Ni-P层与基体间,降低Ni-P镀层的结合性能,且使用六价铬和HF等对环境和人体有害的物质。基于此,本文采用清洁的化学置换工艺在镁合金表面制备兼具催化和保护基体的金属镍层,利用化学镀工艺制备Ni/Ni-P复合镀层。通过Ni/Ni-P复合镀层的腐蚀性能,探讨了金属Ni层对镁合金上化学镀镍层腐蚀行为的作用机制。 研究结果表明:镁合金表面化学置换的银白色镁镍合金层,表面呈“干枯河床”状的裂纹,热震20次后无起皮、脱落现象,镍层在3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电位为-1.2V,有效提高镁基体表面的电极电位。优化出的镍层上可获得表面平整、颗粒大小均匀、无明显孔隙的Ni/Ni-P复合镀层。复合镀层的膜基间形成Mg/Mg-Ni/Ni-P成分梯度结构,热震30次后镀层仍然完好;在3.5wt%的NaCl溶液中,镁合金Ni/Ni-P复合镀层与直接化学镀镍的腐蚀失重率曲线规律相同,均呈先升,后平稳最后快速失效三个阶段,但是各个阶段的腐蚀失重率不同。浸泡初期,Ni/Ni-P镀层的腐蚀失重率的上升速率为3.3×10-6g/cm2·h2,而MgF2/Ni-P层的为9.3×10-6g/cm2·h2,两者相差约3倍;浸泡中期,Ni/Ni-P层的稳态阶段为120h,在浸泡180h后才开始进入失效阶段,而MgF2/Ni-P层的稳态阶段为90h,在浸泡120h时已经开始失效。 电化学阻抗表明Ni/Ni-P层在浸泡初期,腐蚀离子在镀层的缺陷处吸附,腐蚀以点蚀为主。镀层的孔隙率越低,到达基体的腐蚀离子数量越少,在浸泡初期镀层的腐蚀速率越慢;浸泡中期,镀层中的P含量越高,富P钝化膜的生成速率越快,点蚀孔的扩展速率越慢,在浸泡中期的稳态阶段越长;浸泡末期,随着到达基体的腐蚀离子增多,镀层以全面腐蚀为主,膜基间的结合越好,电位差越小,基体的腐蚀越缓慢,在腐蚀曲线上表现为腐蚀速率较小。 金属镍层改善镁合金上Ni-P层耐蚀性的机制是:第一,金属Ni层提高Ni-P层表面的致密程度,在1%的H2SO4溶液中Ni/Ni-P层的自腐蚀电位为-0.58V,比MgF2/Ni-P层的自腐蚀电位提高了0.12V;第二,金属Ni层提高Ni-P层的P含量,EDS测得其Ni/P比约为5.8/1,相对MgF2/Ni-P层提高了3.89%;第三,金属Ni层与镁合金形成了Mg/Mg-Ni/Ni-P成分梯度过渡层,提高Ni-P层的结合强度;另外,金属Ni层在镁基体与Ni-P层间形成逐渐递增的电位梯度镀层,减缓镁基体全面腐蚀速率。