Zn−Sn−Cu−xNi无铅焊料合金的电化学腐蚀行为

通过铸造法制备Zn−30Sn−2Cu−xNi(x=0,0.5,1.0,1.5,质量分数,%)无铅焊料合金,并研究该合金的微观组织演化及在0.5 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为。采用电位动力学极化和电化学阻抗谱(EIS)技术研究其电化学行为,以此评估Ni元素含量对Zn−Sn−Cu合金腐蚀性能的影响。通过观察腐蚀过程中合金表面显微组织的演变,分析Zn−Sn−Cu−Ni合金的腐蚀机理。结果表明,添加0.5%Ni由于形成致密而均匀的腐蚀层从而有效提高Zn−30Sn−2Cu合金的耐腐蚀性能,且其主要腐蚀产物为ZnO,Zn(OH)_(2)和Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O。当Ni含量达到1.0%和1.5%时,Zn−30Sn−2Cu合金的耐腐蚀性能下降,主要是由于(Ni,Cu)5Zn21金属间化合物与富Zn相之间的电偶腐蚀加速富Zn相的溶解。因此,Zn−30Sn−2Cu−0.5Ni焊料合金具有最佳的耐腐蚀性能。

定向凝固Al−6%Cu−5%Ni合金的显微组织特征和力学、电化学行为

在Al−6%Cu合金中添加5.0%Ni(质量分数),研究其对合金凝固时的冷却速率(T)和生长速率(V_(L)),显微组织中枝晶长度、金属间化合物(IMCs)的形貌和分布,以及最终性能的影响。研究在大冷却速率范围内制备的定向凝固Al−6%Cu−5.0%Ni合金铸锭沿长度方向的耐腐蚀性和拉伸性能。推导出一次枝晶间距(λ_(1))和二次枝晶间距(λ_(2))随T和V_(L)的演变规律。采用Hall−Petch公式计算沿铸件长度方向的断后伸长率(δ)和极限抗拉强度(σ_(U))与λ_(1)^(−1/2)的关系。在合金成分中添加Ni的强化效果优于细化枝晶组织的强化效果。在较高T下凝固的样品中形成细小的IMCs,且均匀分布在枝晶间,这种典型的显微组织使样品具有最高的耐腐蚀性。

Cu_(2+)−Ni_(2+)−NH_(3)−NH_(4)+−C_(2)O_(4)^(2-)−H_(2)O 体系金属离子沉淀行为热力学分析

针对反应体系Cu_(2+)−Ni_(2+)−NH_(3)−NH_(4)+−C_(2)O_(4)^(2-)−H_(2)O中Cu^(2+)和Ni^(2+)的反应行为,根据物质守恒原理,建立热力学数学模型。模拟计算结果表明,该体系中金属离子的沉淀是一个复杂的动态平衡过程;在高pH条件下,Cu^(2+)和Ni^(2+)与NH3配合分别形成[Cu(NH3)n]^(2+)(n=3−5)和[Ni(NH3)m]^(2+)(m=3−6)的反应占主导地位。当[C_(2)O_(4)^(2-)]T=0.6 mol/L时,Cu^(2+)和Ni^(2+)的共沉淀pH范围在[NH3]T为0.6 mol/L和4.2 mol/L时分别为2.0−6.5和2.0−5.5。在pH>7.0的纯水体系中,由于Cu^(2+)和Ni^(2+)的分步沉淀,Cu−Ni草酸复盐热分解后得到的产物为Cu−Ni复合物。改变沉淀介质为混合溶剂(水/乙醇)可最终制备具有高纯度和良好结晶度的棒状Cu−Ni合金粉末。