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基于镍基合金具有优良的性能和良好的应用前景,本文以镍基合金电沉积层为研究对象,利用不同的电沉积条件获得了各种镍基镀层,运用微分扫描热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、显微硬度计等手段研究了镀层的组成、结构、表面形貌和显微硬度,并对热处理过程中镀层的相变过程、表面形貌变化以及耐腐蚀性等进行了探讨。
主要结论如下:
一、在主要含有钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸铵的中性镀液中,一定的温度下,分别电沉积获得Ni-W、Ni-W-B合金镀层和Ni-W/ZrO2、Ni-W-B/ZrO2复合镀层。它们的电流效率分别为44.0%、29.9%、44.2%和35.7%;沉积过程中伴随着析氢过程;二氧化锆粒子分散于基质镀层中,热处理后大量脱落;镀层呈现金属光泽、结构致密、Ni和W以金属态存在。
二、Ni-W合金镀层呈现出明显的纳米晶特征。Ni-W-B、Ni-W/ZrO2和Ni-W-B/ZrO2镀层为非晶态,400℃、1h热处理后,镀层晶化程度均提高。Ni-W合金、Ni-W/ZrO2和Ni-W-B/ZrO2复合镀层呈现团粒状表面形态,Ni-W-B合金镀层表面呈片状或块状;热处理后,镀层形貌特征基本不变。Ni-W-B合金、Ni-W/ZrO2和Ni-W-B/ZrO2复合镀层的显微硬度比Ni-W合金的高;400℃、1h热处理后,Ni-W、Ni-W-B、Ni-W/ZrO2和Ni-W-B/ZrO2镀层的显微硬度均比热处理前的进一步提高。
三、采用电化学方法,分别在4mol/LH2SO4、4mol/LHC1、4mol/LHNO3、1mol/LNaOH和3wt.%NaCl等不同溶液介质中,对获得的Ni-W、Ni-W-B合金和Ni-W/ZrO2、Ni-W-B/ZrO2复合镀层的耐蚀性能进行比较。结果表明,所获得的镀层均有较好的耐蚀性;在酸性介质中Ni-W和Ni-W-B镀层比Ni-W/ZrO2镀层有较好的抗腐蚀能力;在碱性介质中,镀层的抗腐蚀性能依Ni-W-B、Ni-W和Ni-W/ZrO2顺序增强。在3wt.%NaCl溶液中,Ni-W、Ni-W-B、Ni-W/ZrO2和Ni-W-B/ZrO2镀层均有较好的耐腐蚀性能,400℃、1h热处理后腐蚀电位正移,说明镀层在热处理后处于更低的电化学活性状态,耐腐蚀性能进一步增强。