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《中国海洋大学》 2004年
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适用于海洋环境的化学镀Ni-P合金工艺及耐蚀机理研究

蒲艳丽  
【摘要】:众所周知,海洋环境因其强烈的腐蚀性给人类带来许多灾难和巨大的经济损失,热镀锌技术是目前防止材料腐蚀的有效方法。但是随着环保意识的增强,热镀锌必因其污染问题而被限制使用。与此同时,化学镀Ni-P合金因它所具有的优异耐蚀性能迅速发展起来,已广泛应用于石油、食品、汽车、计算机和天然气等领域,但是在海洋环境的应用还有许多亟待解决的问题。因此,开发高耐蚀性(尤其是高耐孔蚀性能)的化学镀Ni-P合金工艺已迫在眉睫。 根据高耐蚀性的思路,本文首先优化了化学镀Ni-P合金工艺:确定了复合络合剂为络合剂A和络合剂B,用PdCl_2加速法确定了稳定剂K的最佳浓度为16mg/L,用拉丁正交实验确定了化学镀Ni-P合金工艺条件为NiSO_4·6H_2O19±4g/L、NaH_2PO_2·H_2O 24±3g/L、络合剂A23±3g/L、络合剂B21±3g/L、稳定剂K16±2mg/L、pH 5.0±0.2、温度87±2℃。 用动电位极化曲线法、中性盐雾实验和孔隙率实验研究了镀层的耐蚀能力。结果表明:化学镀Ni-P合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率非常低,年平均腐蚀速率只有0.11 μm/a;Cu基体上施镀厚度为25 μm的化学镀Ni-P合金在孔隙液中放置14min后出现褐色斑点;A3钢基体上施镀厚度为25 μm样品放入盐雾试验箱中92.5h后出现锈斑。 用维氏硬度计测定了镀层的硬度为493.1Hv;用冷场电子显微镜及其能谱研究了镀层的表面形貌及P含量,结果表明:镀层由几个μm的微粒和非晶组成,P含量为13.57%,属于高磷范围;用划线、划格方法方法测定镀层的附着强度,结果表明,厚度从25-100 μm的镀层均具有好的附着强度。 结合实际应用,保证镀液在施镀过程中各组分浓度在一定范围内变化,通过测定施镀前后镀液浓度的变化获得NaH_2PO_2·H_2O与NiSO_4·6H_2O的消耗比为1.06:1。 为了降低成本,减小环境污染,作者采用间隔取液法延长镀液使用寿命。结果表明: 适用于海洋环境的化学镀Ni一P合金工艺及耐蚀机理研究 (l)每周期取液量为IQ%时,当镀液中的HP03一浓度达到0·486m叨L时:每 周期生成的HPO3一浓度与取液取出的量几乎相等,镀液中的HP03一保持不变,此 时镀层具有高耐蚀性;(2)化学镀镍液失效时有害离子Na+、s仇2一和HPO3一的临 界浓度分别为:l.99mol/L、0.626mol/L和0.486mol/L;(3)镀速保持稳定,在12 一1 5 om·h一’范围内变化;(4)当取液量墓11%时,镀液可循环使用,有效离子可 实现准零排放。 此外,本文通过X一射线衍射实验、扫描电子显微镜和电化学方法(动电位 阳极极化曲线法、交流阻抗法)对化学镀Ni一P合金的耐蚀机理进行了初步探讨。 研究结果表明,化学镀Ni一P合金具有优异的耐蚀性能的原因为:(l)镀层由几个 pm大小的微晶和非晶组成;(2)镀层表面形成了钝化膜。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ153

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