稀土元素添加对镍磷镀层微观结构及耐蚀性能的影响研究

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1、周小p稀}：元素添加对镍磷镀层微观结构及耐蚀性能的影响研究中文摘要论文研究了添加纳米稀土Ce02对酸性Ni．P化学镀层微观结构及耐蚀性能的影响。在前期试验研究化学镀的基础上，在低碳钢基体表面制备Ni．P／Ce02复合镀层。借助超声波震荡分散Ce02纳米颗粒；环境扫描电镜(E．SEM)对镀层晶粒微观形貌及浸泡试验的腐蚀形貌进行观察；透射电镜(TEM)对镀层晶粒结构观察；能谱(EDS)测定添加稀土对镀层化学成分的影响；X射线衍射仪(X．ray)对镀层晶体结构进行表征；恒电位仪进行电化学极化曲线(Tafel曲线)测定等。试验结果表明：稀土纳米颗粒Ce02合理加入量为(18

2、～25)g·L‘，通过充分搅拌震荡，分散效果达到最佳。添加稀土能有效地提高镀层P含量(12％以上)。利用透射电子显微镜(TEM)对晶粒微观结构进行观察，借助X射线衍射仪对晶体结构分析，发现：添加稀土元素后晶体择优生长状况发生了改变，晶态结构也发生变化；Ni．P镀层呈部分非晶态并伴随Ni纳米晶，而Ni．P／Ce02复合镀层则完全是非晶态，添加稀土后，晶胞结构变得更加圆整致密，晶粒更细小且达纳米级。主要因为稀土与Ni．P镀层复合共沉积，提高了沉积电位和界面能，阻碍Ni沉积，相比之下，却使P形核数目增多，保证镀层形成非晶念所需P的含量。腐蚀试验观察表明：添加稀土后，镀层孔

3、隙率降低，由原来局部点蚀变成均匀化腐蚀且腐蚀程度降低。在酸性镀液沉积过程中，部分离子Ce叶(n=3，4)吸附在舍属与液相双电层之间，阻碍晶粒Ni沉积，而提高P含量。恒电位仪进行Tafel极化曲线测定，发现：添加稀土前后镀层虽都呈负电位，但添加稀土后，复合镀层电位正移，腐蚀电流密度降低1个数黾级。由电化学原理可知，腐蚀电位正移，电流密度变小，耐蚀性得到提高。此外，还研究了镀后时效热处理对镀层品体结构、显微硬度等方面影响。研究发现：450℃2．5h时效热处理过程中，两种镀层均发生了Ni的纳米晶化和Ni3P柏的沉淀析}岛，而Ni．P／Ce02复合镀层中还伴随产生NiCe2

4、04尖晶石相、纳米Ce02等相析出，并优先偏析钉扎在晶界、微孔等缺陷处。经过时效处理后，晶粒问缺陷得到有效填充和充分扩散，从而有效提高了致密度，显微硬度高达1000HV。主要由于在时效时，纳米稀土颗粒伴随Ni、P复合共沉积，填充在晶界等缺陷处，净化晶界，降低P、S等杂质元素活性；在晶界、孔隙等处生成致密氧化物Ce。Ov，弥散强化作用，降低孔隙率，有效地提高致密度和耐蚀性。关键词：化学复合镀，稀土，耐蚀性，微观结构，Ni．P周小甲稀十元素添加村镍磷镀层微观结构及耐蚀性能的影响研究ABSTRACTElectrolessNi—Panditsrare--earthnano—

5、Ce02dopedcoatingswereCO—depositedinacidiccondition，anditsmicrostructureandpropertieswerestudiedandcompared，especiallyforcoating’Santi-corrosion．Underoptimalexperimentalprescription，electrolesscompositecoatingsNi—P／Ce02wereCO—depositedonlowcarbonsteelsubstratesurface．Ultrasonicmadenano—

6、Ce02particledispersedeffectively．Environmentalscanningelectronmicroscopy(E-SEM)withenergydispersivespectrum(EDS)wasusedtoexaminethecoating’Ssurfacemorphologyandinternalchemicalcontent，respectively．Transmissionelectronicmicroscopy(TEM)wasusedtoanalyzethemicrostructure．Thecrystalmicrostr

7、uctureofNi—P／Ce02coatingswascharacterizedbyX—raydiffraction(XRD)．Constantpotentialrectifierwasusedtodeterminateelectricpolarizationcurves．TheresultsshowthattheOptimalquantityofCe02additiveshouldretain(18～25)g-L一．Onlythis，nano—Ce02particlecangetdispersedsufficientlyandeffectively．Rare