电流密度对Ni-Co-B镀层微观结构及磨蚀性能的影响

发布时间：2021-10-20 16:44

　　利用电沉积技术制备了Ni-Co-B镀层,采用SEM、EDS、ICP-MS、显微硬度仪、电化学工作站和摩擦磨损试验仪研究了电流密度对镀层微观结构、硬度、耐蚀性及耐磨性的影响。结果表明:随着电流密度从1 A/dm2逐渐增加到7 A/dm2,镀层的物相结构为单一面心立方Ni （111）择优取向结构。晶粒尺寸随电流密度增加呈现先减小后增大的改变。随着电流密度增加,Co和B含量逐渐减小,镀层厚度从17.6μm增加到50.1μm,而硬度则由780 HV100 g增高至852 HV100 g,腐蚀电位正移,其中电流密度为5 A/dm2镀层的腐蚀电流密度最小。随着电流密度的增加,干摩擦条件下Ni-Co-B镀层的摩擦系数和磨损量呈现先减小后增大的趋势;与此同时,载荷增大导致Ni-Co-B镀层的摩擦系数降低和磨损量增大,磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主;同时,3.5%NaCl条件下Ni-Co-B镀层的摩擦系数和磨损量均呈现先减小后增大的趋势,而载荷增大导致Ni-Co-B镀层的摩擦系数先增大后减小和磨损量的增大,磨损机理以磨料磨损为主。电流密度增加有助于改善Ni-Co-B镀层的晶体结构,提高镀层的硬度、耐磨... 

【文章来源】：中国腐蚀与防护学报. 2020,40(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

不同电流密度的Ni-Co-B镀层XRD谱

电流密度对Ni-Co-B镀层微观形貌影响如图2所示。当电流密度为1 A/dm2时，镀层结晶粗大，颜色较灰暗。这是由于低电流密度导致阴极表面形核速率降低，而晶体生长速率相对较大，从而导致晶粒尺寸增大。随着电流密度的增加，镀层晶粒尺寸减小，镀层表面平整，致密性进一步提高。但当电流密度增大至7 A/dm2时，镀层中产生大量团簇状颗粒，镀层均匀性下降。电流密度对Ni-Co-B镀层化学组成的影响如表1所示。随着电流密度的增加，镀层中Ni的含量从78.84%逐渐增加至89.65%，镀层中Co含量从19.95%逐渐降低至9.92%，同时镀层中B含量从1.21%逐渐降低至0.43%。理论分析表明，标准平衡电极Ni2++2e-→Ni,Co2++2e-→Co与标准氢电极相比电位分别为-0.257 V和-0.277 V，因此电极电位较低的Co优先在阴极沉积。此外，电沉积过程中H+也被同时还原，导致阴极表面的pH值升高，Co2+与溶液中的OH-易水解生成Co的氢氧化物，抑制阴极表面Ni2+的沉积，导致金属离子的迅速消耗，降低金属离子的浓度梯度，进而减弱了受扩散控制的Co的电沉积[13]。因此Co含量随电流密度的增大而减小。B量是由Ni的还原速率与含B化合物的分解速率之比决定的，随着电流密度增大，含B化合物分解速率加快，导致B量逐渐降低。

图5为不同电流密度下所得Ni-Co-B合金镀层在3.5%NaCl条件下所得的极化曲线图，由图5可知，随着电流密度的增大，Ni-Co-B镀层的腐蚀电位正移，腐蚀电流密度发生改变。从表2极化曲线的拟合数据可以看出，对比不同电流密度的Ni-Co-B镀层，电流密度为3 A/dm2时，镀层腐蚀电流最大，耐蚀性最差。当电流密度为5 A/dm2时，Ni-Co-B镀层的腐蚀电位及腐蚀电流均达到最小，说明适宜的电流密度可以使镀层耐蚀性能得到改善。得出结论5 A/dm2的Ni-Co-B镀层耐蚀性最好。2.3 镀层的摩擦磨损性能

【参考文献】：
期刊论文
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[3]沉积参数对Ni-Co镀层成分及微观结构影响研究[J]. 王丹,高吉成,张骥群,成艳芳,靳惠明.  四川大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]电沉积Ni-Co-B纳米晶合金代硬铬镀层[J]. 崔莹,杨培霞,刘磊,曾鑫,郭伟荣,项昕,安茂忠.  中国有色金属学报. 2012(11)
[5]代硬铬镍基合金镀层的研究进展[J]. 王立平,高燕,曾志翔,陈丽,薛群基,徐洮.  电镀与环保. 2005(03)
[6]代铬镀层的研究和应用[J]. 张景双,屠振密,安茂忠,杨哲龙,翟淑芳.  电镀与环保. 2001(01)



本文编号：3447257