(Zn-Ni)-Al2O3納米復(fù)合鍍層的制備及耐蝕性能研究.pdf

1、本文將納米級α-Al2O3顆粒與Zn、Ni共沉積，制備兼具納米Al2O3顆粒與Zn-Ni合金優(yōu)異性能的高耐蝕性納米復(fù)合鍍層，對進(jìn)一步拓寬Zn-Ni合金基鍍層的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用靜態(tài)浸泡試驗(yàn)、電化學(xué)測試考察鍍層的耐蝕性能，優(yōu)化復(fù)合鍍工藝。研究了超聲對Zn-Ni合金電沉積的影響，并利用離子色譜分析納米氧化鋁顆粒在鍍液中對Zn2+、Ni2+離子的吸附情況，進(jìn)而研究超聲波作用下復(fù)合電沉積的機(jī)理。利用XRD、SEM、XPS對鍍層的結(jié)

2、構(gòu)、鍍層的腐蝕過程和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析，研究了納米復(fù)合鍍層及其鈍化膜的耐蝕機(jī)理。
　　對納米氧化鋁顆粒分散劑的研究表明，使用阿拉伯膠和陽離子表面活性劑CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）協(xié)同作用可有效促進(jìn)鍍層中納米氧化鋁的均勻分散，并促進(jìn)納米氧化鋁與Zn、Ni的共沉積，提高復(fù)合量。通過對電鍍過程中納米Al2O3分散方式的進(jìn)一步研究，找到了一種有效的分散納米氧化鋁顆粒的方法，即內(nèi)置式超聲振蕩。利用超聲的空化作用可使鍍液中的納米Al2O3呈

3、單分散狀態(tài)，并且內(nèi)置式超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波在溶液中產(chǎn)生超聲流，使納米顆粒向陰極的運(yùn)動速率加快，顯著增大鍍層中納米氧化鋁的復(fù)合量。因此在無分散劑作用下直接使用內(nèi)置式超聲即可制備單分散、納米Al2O3含量高的復(fù)合鍍層。該方法有效的解決了納米復(fù)合鍍液中納米顆粒團(tuán)聚這一制約納米顆粒優(yōu)異性能發(fā)揮的難題，并避免了使用分散劑可能給鍍層耐蝕性能提高帶來的負(fù)面影響。
　　對內(nèi)置式超聲波作用下(Zn-Ni)-Al2O3納米復(fù)合電沉積機(jī)理的研究表明

4、，超聲波通過增大液相傳質(zhì)影響基質(zhì)金屬Zn-Ni合金的電沉積，使鍍層Ni含量下降。而納米Al2O3對Ni2+離子的吸附強(qiáng)于對Zn2+離子的吸附，使復(fù)合鍍層Ni含量增加。納米Al2O3與基質(zhì)金屬的共沉積過程是在超聲場和電場共同作用下完成的，吸附著Zn2+和Ni2+離子的納米Al2O3顆粒運(yùn)動到陰極表面，在納米Al2O3顆粒上吸附的Zn2+和Ni2+離子直接還原，形成Zn-Ni合金，同時把Al2O3顆粒包裹入合金鍍層中，因此基質(zhì)金屬鍍層與納米

5、氧化鋁顆粒結(jié)合緊密，這對鍍層耐蝕性能的提高至關(guān)重要。
　　通過對納米(Zn-Ni)-Al2O3復(fù)合鍍層腐蝕過程及腐蝕產(chǎn)物的研究表明，納米(Zn-Ni)-Al2O3復(fù)合電鍍層在腐蝕介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性能，主要是由于腐蝕過程中均勻分布于Zn-Ni基質(zhì)金屬中的納米Al2O3微粒把腐蝕介質(zhì)和晶粒隔開，有效地減少了基質(zhì)金屬在腐蝕溶液中的暴露面積，并且納米Al2O3為不導(dǎo)電的納米顆粒，基質(zhì)金屬鍍層發(fā)生腐蝕時納米顆粒可以分散腐蝕電流，從而有

6、效抑制腐蝕介質(zhì)對鍍層的腐蝕。基質(zhì)金屬為γ相金屬間化合物，腐蝕后生成ZnCl2·4Zn(OH)2，而不同于Zn鍍層的腐蝕產(chǎn)物ZnO，該腐蝕產(chǎn)物不易溶解，它將納米Al2O3和Ni包覆起來形成阻擋層，而腐蝕產(chǎn)物中富集的Ni和納米Al2O3對腐蝕的抑制作用有效地提高了鍍層的耐蝕性。
　　對復(fù)合鍍層鈍化膜性能研究表明，Al2O3含量為3.7mass％的(Zn-Ni)-Al2O3復(fù)合鍍層的鈍化膜比Zn-Ni合金鍍層的鈍化膜更致密，并且納米Al