不同锌合金镀层的制备及其耐腐蚀与机械性能研究

利用电沉积方法在铜基体上分别制备Zn-Ni合金镀层、Zn-Co合金镀层、Zn-Ni-P合金镀层和Zn-Ni-W合金镀层,并研究不同锌合金镀层的微观形貌、晶相结构、结合强度、耐腐蚀性能、硬度、韧性与耐磨性能。结果表明:不同锌合金镀层完全覆盖铜基体,并且结合强度高,但它们的形貌特征及物相有所不同,耐腐蚀与机械性能也存在差异。Zn-Co合金镀层的晶粒呈团簇颗粒状,堆积紧密;Zn-Ni-P合金镀层的晶粒呈细小块状,堆积紧密;Zn-Ni-W合金镀层的晶粒呈花蕊状,以缠绕形式紧密结合。它们的致密性和耐腐蚀性能明显好于Zn-Ni合金镀层,硬度较Zn-Ni合金镀层分别提高约68 HV、62 HV、109 HV,磨损体积较Zn-Ni合金镀层分别降低约65%、40%、42%。Zn-Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能最好,具有最高的电荷转移电阻4.04×103Ω·cm2和低频阻抗模值1.10×104Ω·cm2,而Zn-Ni-W合金镀层具有高硬度(421.8 HV),还表现出良好的韧性与耐磨性能。

国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝耐久性研究

以国家速滑馆首次应用的国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝为研究对象,对其使用性能、基本特性及耐久性等进行研究。采用了国家速滑馆内部高空索体实际服役环境处的大气暴露试验方式,综合考虑索在加工安装过程中易产生的损伤,对索丝试件进行了划痕、刮擦、焊点的预制缺陷设计,研究了含预制缺陷的国产Zn-5%Al-稀土合金镀层高钒封闭索丝在真实使用环境中的大气腐蚀行为规律,并采用力学性能测试研究了索丝在服役环境大气腐蚀作用下的力学性能变化规律及不同缺陷对力学性能的影响。结果表明,加工安装过程中在索丝表面合金镀层产生的划痕、刮擦、焊点等损伤,会破坏合金镀层的完整性。大气暴露试验和力学性能试验中,三类缺陷对索丝金属镀层防大气腐蚀性能和单丝抗拉强度均有负面影响,其中焊点缺陷影响最大,单丝抗拉强度下降约40%。

喷砂压力对钛合金镀层缺陷的影响

航空航天等钛合金关键部件的镀层缺陷问题一直是研究热点。针对钛合金母材喷砂处理导致镀铬层缺陷严重的问题,研究了喷砂参数对钛合金镀层缺陷的影响。并采用磁粉检测、金相显微镜、能谱仪和扫描电镜等对镀层缺陷形成原因进行分析,给出喷砂参数建议。试验结果表明,钛合金在喷砂处理时,会使白刚玉砂镶嵌到钛合金母材表面,导致镀层与母材结合力差并发生开裂。采用100目(150μm)白刚玉砂,0.4 MPa喷砂压力,可以有效改善白刚玉砂在母材表面的残留现象,为获得高质量钛合金镀层的母材喷砂参数的选择提供了指导。

不同厚度锌铝镁合金镀层的耐腐蚀性能

[目的]锌铝镁(Zn-Al-Mg)合金镀层作为一种新型高耐蚀性镀层,其厚度对耐蚀性具有显著影响。[方法]通过辉光放电光谱仪(GDS)、扫描电镜(SEM)、电化学工作站等仪器测试,对比了Zn-Al-Mg合金镀覆量为80、120和180 g/m^(2)的镀锌钢(分别用ZM80、ZM120和ZM180表示)在中性盐雾环境下的耐蚀性。[结果]ZM80、ZM120和ZM180在中性盐雾试验中出现红锈的时间分别为840、1176和1512 h。三者的腐蚀过程包括钝化膜保护、锌层阻隔保护、锌层电偶保护和基体腐蚀4个阶段,其中钝化膜的保护作用与其均匀性有较大关联。ZM120和ZM180的划叉试样在不同时间段的红锈面积与未划叉试样相比无明显区别,这主要归因于Zn-Al-Mg合金镀层在破损区域形成的致密腐蚀产物有效减缓了腐蚀进程。[结论]不同厚度Zn-Al-Mg合金镀层的防腐能力不同,实际生产中可以根据应用场景选择镀层厚度合适的镀锌铝镁合金钢。

Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

硝酸钇对黄铜基体电沉积Co-W-P合金镀层性能的影响

选用硝酸钇作为添加剂加到镀液中,研究了硝酸钇添加量对黄铜基体上电沉积Co-W-P合金镀层的外观、微观形貌、组织结构、硬度、抗磨损性能与抗划伤性能的影响。结果表明:改变硝酸钇添加量对Co-W-P合金镀层的外观、覆盖能力、衍射峰位置以及择优取向无明显影响,但添加适量硝酸钇使Co-W-P合金镀层中孔洞数量减少,表面致密性逐步改善,硬度增大,抗磨损性能与抗划伤性能明显提高。当硝酸钇的添加量为3 g/L,电沉积的Co-W-P合金镀层表面平整且致密,呈现(200)晶面择优取向,硬度达到536.8 HV,磨损量仅为4.6 mg/cm^(2)并且表面磨损程度轻,表现出良好的抗磨损性能与抗划伤性能。

非晶态Co-Mo-P合金镀层的制备及其对Q235钢的腐蚀防护作用

采用电沉积方法在Q235钢表面制备出非晶态Co-Mo-P合金镀层,以期有效提高Q235钢的耐腐蚀性能从而增强混凝土结构的耐久性。实验结果表明:非晶态Co-Mo-P合金镀层的表面粗糙度仅为0.41μm,平整度和致密性好于相同厚度的Zn-Ni合金镀层和热镀锌层。与Zn-Ni合金镀层和热镀锌层相比,非晶态Co-Mo-P合金镀层具有更高的膜层电阻、电荷转移电阻、低频阻抗值(|Z|_(0.01 Hz))和最大相位角,分别为1.44×10^(3)Ω·cm^(2)、8.95×10^(3)Ω·cm^(2)、1.50×10^(4)Ω·cm^(2)和66.6°,并且在模拟混凝土孔隙液中浸泡腐蚀10 d后整体腐蚀程度最轻,腐蚀失重低至1.42×10^(-3) g/cm^(2),表现出优异的耐腐蚀性能,能够为Q235钢提供长期有效的腐蚀防护作用。原因归结为非晶态Co-Mo-P合金镀层无晶界且不存在位错缺陷,加之表面孔洞很少,能更有效阻隔腐蚀介质并阻断其扩散路径。

电镀参数对电沉积Sn-Ag-Cu合金镀层的影响

采用自主研发的甲磺酸锡银铜电镀液在黄铜基体上制备了Sn-Ag-Cu合金镀层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)分析了电镀工艺参数对Sn-Ag-Cu合金镀层的成分、表面形貌以及镀层厚度产生的影响。结果表明,当电流密度为4 A/dm^(2)、温度为25℃及pH为5.5时,可获得结晶较细且致密,表面平整光亮且厚度均匀的Sn-Ag-Cu合金镀层。

软装设计用铜合金的表面Ni-W-P镀层与性能研究

针对软装设计用铜合金复杂服役环境的使用需求,为解决铜合金表面硬度低、耐腐蚀性能差等问题,采用化学镀的方法在软装设计用铜合金表面制备了Ni-W-P镀层。研究了Na_(2)WO_(4)浓度对化学镀层沉积速率、表面形貌、物相组成、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L增加至65 g/L,铜合金表面镀层的沉积速率先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。镀层中P元素含量逐渐减小,W元素含量先增加后减小。不同Na_(2)WO_(4)浓度的镀层中都可见Ni和Ni_(5)P_(4)衍射峰,镀层硬度高于未添加Na_(2)WO_(4)的镀层。且随着Na_(2)WO_(4)浓度增加,镀层硬度先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L上升至65 g/L,铜合金表面镀层的腐蚀电位先正向移动后负向移动,腐蚀电流密度先减小后增大。在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时,取得腐蚀电流密度最小值和电荷转移电阻最大值。电化学阻抗谱与极化曲线测试结果相吻合,Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时具有最佳的耐腐蚀性能。

钨含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响

为探究W含量对Ni-W合金镀层摩擦学性能的影响,采用脉冲电沉积技术在45钢基体表面制备Ni-W合金镀层,探究钨含量对Ni-W合金镀层微观结构、力学及摩擦学性能的影响。研究结果显示:制备的Ni-W合金镀层晶粒尺寸均匀致密,镀层与基体之间结合紧密;与基体材料相比,Ni-W合金镀层具有更高的硬度,且硬度随着钨含量增加而增加;45钢基体磨损行为主要表现为磨粒磨损,Ni-W镀层主要表现为黏着磨损和磨粒磨损,且随着W含量的增加,镀层的耐磨性能逐渐提高;在干摩擦和PAO6油润滑条件下,Ni-W合金镀层能够显著降低基体的磨损,尤其在油润滑条件下,镀层表面几乎没有出现磨损。因此,脉冲电沉积Ni-W合金镀层具备优异的摩擦学性能,通过调节镀层中的钨含量可有效改善其力学性能和摩擦学性能。

电力金具表面电沉积Zn-Mn合金镀层及其耐蚀性能研究

Zn镀层是一种常见的防腐涂层,可作为牺牲阳极为电力金具提供良好的阴极保护。电沉积制备的Zn合金镀层可进一步提高镀层的耐蚀性,为电力金具提供更为有效的防护。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、动电位极化曲线和电化学阻抗谱分别对Zn-Mn合金镀层的物相、微观形貌和耐蚀性能进行了表征,研究了镀液中MnSO_(4)·H_(2)O的含量对Zn-Mn合金镀层的影响。结果表明,Zn-Mn合金镀层在3.5 wt.%NaCl溶液中具有明显的钝化特征,其腐蚀电流密度低于纯Zn镀层,电化学阻抗值大于纯Zn镀层。当镀液中的MnSO_(4)·H_(2)O的含量为33.8g/L时,所制备的Zn-Mn合金镀层(Zn-Mn Ⅱ)具有平整致密的表面形貌和较高的Mn含量,其耐蚀性能最好。

滚镀参数对SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响

为了在铜核球表层镀覆一定厚度的SnAgCu合金镀层,研究滚镀工艺参数对SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响。在已有的柠檬酸盐-硫脲体系电镀SnAgCu合金和前期研究基础上,固定镀液各成分浓度,分析电流密度、温度、酸碱值、滚筒转速、时间等滚镀工艺参数对微铜球表面SnAgCu合金镀层形貌和厚度的影响。研究表明,当电流密度为3A/dm^(2),温度为20~25℃,酸碱值为5.0~5.5,滚筒转速为12~14r/min时,可以在微铜球表面得到光亮、细致、均匀的SnAgCu合金镀层。

AI含量对热镀锌铝合金镀层组织结构影响分析

为提高镀层产品的质量性能,促使锌资源利用效率最大化,在生产制造热镀锌铝合金镀层的过程中,要深入分析AI含量对镀层产品组织结构的影响,为产品的批量化生产,提供可靠的理论支持。本文简要分析了热镀锌层的作用和影响后,基于热镀锌铝合金镀层的组织结构特点,采用实验论证的方式,重点阐述了AI含量对镀层产品表面组织、截面组织、固相成分以及镀层性能的影响,旨在强化镀层产品的整体性能,实现批量化生产的目标。相关理论成果以期为从业人员提供参考和借鉴。

超高强钢丝锌铝合金镀层腐蚀的元胞自动机模拟方法

根据锌铝合金镀层的电化学腐蚀原理,结合锌铝合金镀层微观组织试验、镀层均匀性试验、中性盐雾腐蚀试验数据,建立适用于锌铝合金镀层的二维腐蚀元胞自动机模型,模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程,分析镀层金属氧化反应、水化反应、水化物溶解反应和镀层不均匀性对腐蚀过程的影响规律.研究结果表明,二维腐蚀元胞自动机模型能够准确模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程;在镀层腐蚀过程中,金属的氧化反应起主导作用,金属的水化反应和金属水化物的溶解反应是次要因素;同一时刻,氧化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,溶解概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,水化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈反比关系;镀层金属含量的不均匀分布对镀层腐蚀演化过程影响较小,镀层厚度的不均匀性会导致局部区域铁基体过早发生腐蚀,引起蚀坑的出现.

脉冲电沉积时间对Sn-Zn-Mn合金镀层的影响

为了提高低碳钢在海洋环境下的耐蚀性,采用脉冲电沉积技术在Q235钢表面成功沉积出Sn-Zn-Mn镀层。利用辉光放电光谱仪（GDS）、扫描电镜（SEM）、塔菲尔（Tafel）极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）考察了施镀时间对元素成分、镀速、表面形貌、阴极电流效率和耐蚀性的影响。结果表明：随施镀时间的增加,w（Sn）和w（Zn）减小,w（Mn）增大;镀速和沉积电流效率呈先增大后减小的趋势;镀层胞状颗粒尺寸增大;耐蚀性先提高后降低。施镀时间为30 min时,所得Sn-Zn-Mn镀层表面平整光滑、组织均匀致密,在3.5%Na Cl腐蚀液中具有最正的E（corr）值（-0.394 V）、最低的I（corr）值（1.585×10（-8）A·cm（-2））和最大的R（ct）值（8653Ω·cm2）,耐蚀性最好。

机械镀Zn-Al合金镀层的耐腐蚀性能研究

为了增强机械镀镀层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,以含铝5%(质量分数)的Zn-Al合金粉为原料,在Q235钢材基体表面制备了Zn-Al合金镀层。利用扫描电镜(SEM)表征了合金镀层的截面和断面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了合金镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为;通过中性盐雾腐蚀实验分析了合金镀层的耐蚀性,并采用XRD分析了镀层的盐雾腐蚀产物。结果表明,Zn-Al合金镀层由葫芦状的Zn-Al合金颗粒交错互嵌堆积而成,镀层颗粒之间以类似隼接的连接方式搭接“卡锁”;与机械镀Zn层相比,Zn-Al合金镀层的腐蚀电位正移了209 mV,腐蚀电流密度仅为纯Zn镀层的7.1%左右,极化电阻为纯Zn镀层的14倍;Zn-Al合金镀层的容抗弧半径明显大于纯Zn镀层的弧半径,且Q_(dl)较纯锌层减小;纯Zn镀层出现白锈和红锈的时间分别为24和362 h,而Zn-Al合金镀层出现白锈和红锈的时间为48和504 h。Zn-Al合金镀层的耐中性盐雾腐蚀性能明显优于纯Zn镀层,合金镀层对电荷转移具有更好的抑制作用,且Zn-Al合金镀层的腐蚀产物结构致密,可增强物理屏蔽功能。

水对低共熔溶剂中电沉积Zn-Fe合金镀层性能的影响

目的在氯化胆碱-乙二醇(ChCl-2EG)低共熔溶剂(DESs)中,以水为添加剂,采用电沉积制备Zn-Fe合金镀层,改善镀层的表面形貌,优化晶型结构,提高镀层的耐蚀性能。方法采用电导率仪、黏度计、循环伏安曲线(CV)研究水含量对低共熔溶剂黏度、电导率、电化学窗口的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS),研究水含量对镀层表面形貌和成分的影响。采用X射线衍射仪(XRD),分析水含量对镀层结构特征的影响。采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),分析水含量对镀层耐蚀性能的影响。结果随着水含量的增加,DESs的黏度降低,电导率升高,镀速增大,镀层中Zn含量提高,平均晶粒尺寸减小。当水的质量分数小于8%时,水会促进Zn和Fe的沉积。当水的质量分数大于8%时,水会抑制Zn和Fe的沉积。此外,当水的质量分数为4%时,DESs能够保持原有的电化学窗口(2.47 V),制备的Zn-Fe合金镀层平整致密,镀层极化电阻达到最大值(1469Ω/cm^(2)),电荷转移电阻达到最大值(612Ω/cm^(2)),耐蚀性最佳。结论水的含量会影响DESs溶剂的黏度、电导率及电化学窗口,会影响Zn-Fe合金镀层的表面形貌、晶粒尺寸及耐蚀性。当加入质量分数4%的水时,不仅能够促进Zn和Fe还原,而且还能改善Zn-Fe合金镀层的表面形貌,提高镀层的耐蚀性能。

电沉积法制备Ni-Cu合金镀层及其性能表征

采用电沉积法制备Ni-Cu合金镀层,以增强不锈钢的抗氧化及耐蚀能力。以电沉积速率为依据,利用正交实验法获得最佳工艺参数;通过高温氧化和电化学方法表征镀层性能。结果表明:影响Ni-Cu合金镀层性能的主次因素为电流密度>硼酸浓度>温度。最佳参数为:温度60℃、硼酸浓度10 g/L、电流密度5 A/dm^(2)。Ni-Cu合金镀层以其良好的抗氧化性及耐蚀性可有效保护不锈钢基体。

机械镀合金镀层的研究进展

首先,概述了近年来国内外对机械镀合金层研究的发展历程,指出不同种类机械镀合金层在湿式与干式工艺中的研究难点,湿式机械镀研究主要集中于镀层形成机理、锌基复合镀层及表面活化剂等,干式机械镀主要集中于镀层的合金化及镀层合金材料的配制方面。其次,分析了2种不同工艺下合金镀层的形成机理及合金镀层的防腐机理,湿式镀层由金属粉依靠表面活性剂和沉积促进剂在先导金属的作用下稳定持续形成,从而在基体表面形成防腐屏障;干式镀层依靠合金包覆的丸粒高速喷射冲击基体而形成,合金层和其表面的氧化膜作为防护层。最后,基于合金镀层优良的耐蚀性能和机械镀工艺特点,给出了研究发展以合金粉为原料的湿式机械镀的倡议,并从活化与沉积稳定性、绿色与复合化、产业标准化等方向,提出了机械镀合金镀层在防腐材料领域的发展趋势及研究建议。

桥梁缆索用高强度Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝耐蚀性能研究与应用

对桥梁缆索用高强度纯锌镀层、Zn-5%Al-RE合金镀层和Zn-10%Al-RE合金镀层钢丝的镀层组织及耐蚀性能进行了对比研究。研究结果表明,Zn-10%Al-RE合金镀层由于Al含量的提高,镀层中Zn-Al共晶相的比例较Zn-5%Al-RE合金镀层更大,且具有更多耐腐蚀的富铝相,说明其具有更好的耐蚀性能。从电化学分析和中性盐雾试验结果来看,纯锌镀层的自腐蚀电流密度约为Zn-10%Al-RE合金镀层的3倍,不同时间下的中性盐雾腐蚀失重为纯锌镀层的3.9~5.7倍,说明其在同一腐蚀环境中的耐蚀性能至少能够达到纯锌镀层的3倍以上。