铝合金表面电镀镍的耐腐蚀性能-论文.pdf

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1、第51卷第2期复旦学报(自然科学版)Vo1．51No．22012年4月JournalofFudanUniversity(NaturalScience)Apr．2012文章编号：0427—7104(2012)02—0222—05铝合金表面电镀镍的耐腐蚀性能韩登峰，鲁道荣。，周洋(1．合肥工业大学化工学院，合肥230009；2．可控化学与材料化工安徽省重点实验室合肥230009)摘要：在铝合金表面电镀镍，考察镀液温度、电流密度和镀液pH值等因素对镀层耐蚀性能的影响，获得最佳电镀条件下的镍镀层．选择3．50NaC1溶液作为

2、腐蚀介质，采用稳态阳极极化曲线法研究镀层的耐蚀性能．用SEM和XRD研究镍镀层在腐蚀前后的微观结构和表观形貌的变化．结果表明镀镍的最佳工艺条件为温度5O℃、电流密度30mA／cm2、镀液pH值3．82．XRD测试表明镍镀层的结构为立方晶系，晶面择优取向为(111)，腐蚀前后晶面择优取向不变，但(111)晶面的织构系数由35．35增至61．73，说明低指数晶面(111)具有较好的耐蚀性能．SEM测试表明最佳条件下制备的半光亮镍镀层均匀致密，具有较好的耐腐蚀性能．关键词：铝合金；半光亮镍镀层；耐蚀性能；微观结构；表观形貌

3、中图分类号：TQ153．1文献标志码：A铝合金材料具有质量轻、强度高、易切削等优点，广泛用于汽车、家电和建筑型材领域[】]．由于在自然条件下铝合金的耐腐蚀性和表面装饰性不理想，因而人们通常在铝合金表面电镀金属镍薄膜E]，从而达到提高铝合金的耐蚀性和装饰性的目的．本文研究了在铝合金表面电镀镍的工艺，采用化学镀与电镀相结合的方法，在铝合金上依次进行化学浸锌、电镀暗镍、酸性光亮镀铜、半光亮镀镍等，并通过在NaC1溶液中浸泡进行自然腐蚀和在外加电压下进行极化腐蚀，研究半光亮镍镀层在3．509／6NaC1溶液中的耐腐蚀性能，获

4、得了半光亮镀镍的最佳工艺条件，并用XRD和SEM研究了镍镀层在腐蚀前后的微观结构和表观形貌的变化，通过织构系数计算，从微观角度分析了镍镀层的晶面腐蚀情况，并给出耐腐蚀晶面的理论解释．1实验1．1镀液配置配置浸锌液¨]、预镀镍镀液EM]、光亮镀铜镀液和半光亮镍镀液，所用试剂均为分析纯，光亮剂来源于江苏梦得电镀化学品公司．1．2工艺流程机械打磨一除油一碱蚀一酸蚀一浸锌一退锌一中和一预镀镍一酸性光亮镀铜一半光亮镀镍．实验中采用恒电流法进行电镀．1．3镍镀层表征使用三电极体系，工作电极为表面有镍镀层的铝合金电极(面积为3mm

5、X3mm)，辅助电极为铂电极(面积为15mmX15mm)，参比电极为饱和甘汞电极．选用30℃的3．5O9／6NaC1溶液为腐蚀介质，用CHI660B型电化学工作站(上海产)测试镍镀层的阳极极化曲线，扫描速度1mV／s．用X射线衍射仪(13本产)测试镀层在腐蚀前后的微观结构，用扫描电镜(荷兰产)测试镀层在腐蚀前后的表观形貌．2结果和讨论镀层的质量直接影响其耐蚀性能．为了获得最佳电镀条件，我们分别考察了电镀的电流密度、镀液的收稿日期：2011-11-11基金项目：合肥市科技计划资助项目(20080326)作者简介：韩登峰

6、(1986一)，男，硕士研究生；通讯联系人，鲁道荣，教授，E-mail：ldr．897@163．corn第2期韩登峰等：铝合金表面电镀镍的耐腐蚀性能温度和镀液的pH值等因素对镀层耐蚀性能影响，测试结果见图1、图2和图3(见第224页)．2．1电流密度的影响由图1可知，在相同电位下，无镍镀层的铝合金的极化腐蚀电流密度明显大于镍镀层，说明镍镀层有很好的耐蚀性能．为了保证腐蚀仅在镍镀层内进行，实验控制极化电位小于0．30V．当电镀的电流密度由20mA／cm。上升至30mA／cm。时，镍镀层在活化区的极化腐蚀电流密度明显减小

7、，当电镀的电流密度由30mA／cm。上升至40mA／cm时，镍镀层在活化区的极化腐蚀电流密度反而有所增加，说明电镀的电流密度在3OmA／cm。时，镍镀层较均匀致密，耐蚀性较好．从镀层的表观形貌可以发现，电镀的电流密度为20mA／cm。的镀层灰白、不均匀，40mA／cm的镀层发暗粗糙、有针眼，30mA／cm。时镀层呈亮白色，均匀致密．由此可知，合适的电镀电流密度是30mA／cm。，此时镍镀层极化腐蚀电流密度最小，耐腐蚀性能较好．2．2镀液温度的影响镀液温度对电结晶粒径和镀层的平整性和光亮性也有较大的影响．在电镀电流密度

8、为30mA／cm，镀液pH值为3．82的实验条件下，研究镀液温度对半光亮镀镍层耐蚀性能的影响．实验中镀液温度分别选择45，50，55℃．测试不同温度下镍镀层在3．5ONaC1溶液中的稳态阳极极化曲线如图2所示．由图2可知，无镀层的铝合金的极化腐蚀电流密度明显大于镍镀层，说明镍镀层有很好的耐蚀性能．为了保证腐蚀仅在镍镀层内进行，实验控制极化电位小