亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鎂合金表面Ni-P/Cu-Zn超疏水復(fù)合涂層制備及耐蝕性研究

        2021-08-06 07:53:28宋政偉丁莉峰王沛霖劉永強(qiáng)
        電鍍與精飾 2021年7期
        關(guān)鍵詞:腐蝕電流鍍鎳鎂合金

        宋政偉,丁莉峰,王沛霖,劉永強(qiáng)

        (太原工業(yè)學(xué)院化學(xué)與化工系,山西太原030008)

        鎂合金具有質(zhì)輕、較高比強(qiáng)度、良好的阻尼減振性能、電磁屏蔽性能、優(yōu)良的延展性、較強(qiáng)的抗輻射性能等優(yōu)點(diǎn)[1],被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色工程材料[2]。但是,由于鎂的活性較高,鎂合金極易被氧化,且自然條件下產(chǎn)生的氧化膜多孔,有較強(qiáng)的吸水性,不能對鎂合金起到腐蝕防護(hù)作用。因此,提高鎂合金的耐蝕性能進(jìn)一步拓展鎂合金的應(yīng)用范圍[3,4]。

        鎂合金的腐蝕多發(fā)生在水性電解質(zhì)中,隔斷鎂合金基底與電解質(zhì)的接觸能夠有效降低鎂合金的腐蝕速率。這類防護(hù)方法很多,如化學(xué)轉(zhuǎn)化膜[5]、陽極氧化[6]、金屬鍍層[7]、超疏水層[8]等,諸多方法各有優(yōu)劣。其中,超疏水層能夠在鎂合金和水交界處形成空氣墊,具有更好的阻隔效率。

        本文旨在在鎂合金表面制備一層Ni-P/Cu-Zn超疏水復(fù)合涂層,以化學(xué)鍍Ni-P層為內(nèi)層,化學(xué)鍍Ni-P層硬度高,鍍層致密,當(dāng)鍍層厚度高于18 μm時(shí),鍍層的孔隙率接近于0,能夠?yàn)榛滋峁┹^好的防護(hù)[9];電鍍Cu-Zn層為中間層,通過陽極氧化使得Cu-Zn層表面脫Zn,獲得微納米粗糙結(jié)構(gòu);用十八烷基硫醇修飾后表面能降低,形成的超疏水層作為最外層,能夠有效阻隔腐蝕溶液的進(jìn)入,內(nèi)外層協(xié)同作用為鎂合金提供更好的保護(hù)。并對復(fù)合涂層的結(jié)構(gòu)和耐蝕性進(jìn)行了研究。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 復(fù)合涂層制備流程

        鎂合金→打磨→堿洗→酸洗→一次活化→二次活化→化學(xué)鍍鎳→電鍍銅鋅→陽極氧化→表面修飾。

        1.2 復(fù)合涂層制備

        1.2.1 化學(xué)鍍鎳層的制備

        實(shí)驗(yàn)采用鎂合金AZ31B,其成分主要為Mg、Al、Zn,鎂合金片尺寸為3 cm×2 cm×0.3 cm。依次用600#、1000#、1200#的金相砂紙打磨表面,去除表面臟污及氧化層,水沖洗備用。

        化學(xué)鍍鎳的步驟為:堿洗→酸洗→一次活化→二次活化→化學(xué)鍍鎳。各個(gè)步驟之間用蒸餾水進(jìn)行沖洗?;瘜W(xué)鍍鎳液組成為NiSO4·6H2O 20 g/L,NaH2PO2·H2O 20 g/L,HF 12 g/L,NH4HF210 g/L,C6H8O7·H2O 5 g/L,CH4N2S 1 mg/L。用氨水將鍍液pH值調(diào)至約5.3,施鍍溫度85℃,施鍍時(shí)間為90 min。

        1.2.2 電鍍銅鋅鍍層

        以化學(xué)鍍鎳試樣為陰極,以黃銅板為陽極,陰陽極間距3 cm,采用恒電流方式電鍍銅鋅合金。鍍液的組成為CuSO4·5H2O 12 g/L,ZnSO4·7H2O 30 g/L,NaKC4O6H490 g/L,Na3C6H5O7·2H2O 20 g/L,Na2SO420 g/L。用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH至約13,施鍍溫度35℃,電流密度1 A/dm2,施鍍時(shí)間30 min。

        1.2.3 陽極氧化

        為了構(gòu)建疏水層,需要表面具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)。采用氧化的方式,將表面部分易腐蝕元素溶解,獲得粗糙表面結(jié)構(gòu)。將電鍍后的試樣作為陽極,銅作為陰極,電解液為4 mol/L氫氧化鈉水溶液,進(jìn)行0.1 A/dm2恒電流氧化30 min后烘干。

        1.2.4 表面修飾

        氧化后的試樣放入0.01 mol/L的十八烷基硫醇的乙醇溶液中,常溫浸泡24 h后取出,烘干。

        1.3 復(fù)合涂層的表征

        1.3.1 固液接觸角

        接觸角的測量采用JC2000D3(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司),所用水為去離子水,每次滴落的水滴等量,大約為5 μL,測量靜態(tài)固液接觸角。

        1.3.2 微觀形貌及成分

        微觀形貌和成分分別采用JSM 7200F(日本電子)掃描電鏡和其附件能量散射譜儀(EDS,賽默飛世爾科技有限公司,美國)進(jìn)行表征。

        1.3.3 耐蝕性測定

        試樣的耐蝕性采用電化學(xué)工作站(PARSTAT MC1000,普林斯頓)進(jìn)行測定,分別測量試樣在3.5%氯化鈉溶液中的極化曲線和交流阻抗。交流阻抗在開路電位下測定,頻率范圍0.01~100000 Hz。極化曲線測定以開路為基準(zhǔn),浮動(dòng)±400 mV,掃描速率1 mV/s。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 涂層形貌及成分

        圖1 為鎂合金AZ31B上復(fù)合涂層陽極氧化前后的表面形貌。圖1(a)為Ni-P/Cu-Zn的表面形貌,從圖1(a)看出,鍍層表面平滑,有化學(xué)鍍鎳花椰菜型的晶胞結(jié)構(gòu),無明顯裂痕和孔洞,說明電鍍層較薄,沒有起到整平的效果,鍍層顯示的還是化學(xué)鍍鎳層的形貌。圖1(b)為Ni-P/Cu-Zn涂層氧化后表面形貌,表面粗糙,形成明顯的微納米結(jié)構(gòu),為疏水涂層的形成打下基礎(chǔ)。圖1(c)為鍍層表面成分,從成分表中可以看出,電鍍銅鋅的主要成分為銅和鋅,有少量氧存在,說明表面部分被空氣中的氧所氧化。圖1(d)為氧化處理后的表面成分,外層鍍銅層主要成分為Cu,氧含量相對于氧化前有所提高,說明氧化后Zn脫離鍍層進(jìn)入溶液,剩余的主要是銅,有部分氧存在,存在輕微氧化。氧化后形成圖1(b)中的粗糙結(jié)構(gòu),且銅與十八烷基硫醇更容易產(chǎn)生反應(yīng),接枝上長鏈烷基,降低鍍層的表面能,獲得疏水涂層。

        圖1 氧化前后涂層的表面形貌及成分Fig.1 Surface morphology of coatings before and after oxidation

        圖2 為復(fù)合涂層截面的形貌及元素面掃分布圖。從圖2(a)可以看出,復(fù)合鍍層厚度約為34 μm,鍍層厚度均一,且與基底有明顯分界線,Ni-P和基底及Ni-P與Cu-Zn鍍層之間均無明顯間隙,說明鍍層之間及鍍層與基底結(jié)合較為緊密,無明顯的孔洞,具有較好的防護(hù)作用。從圖2(b)和2(c)可以看出,內(nèi)層主要成分為磷和鎳,鍍層中鎳和磷分布均勻,鍍層厚度約為23 μm,根據(jù)我們前期的研究[10]和相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[9],該鍍層為Ni-P合金鍍層,且含磷量較高,為非晶鍍層,無明顯的晶界,腐蝕溶液更難通過晶界缺陷處腐蝕鍍層,因此具有更好的耐蝕性;從圖2(d)和2(e)可以看出,外層的銅鋅層銅和鋅的分布均勻,無明顯孔洞,鍍層厚度約為11 μm。

        圖2 復(fù)合涂層截面形貌及元素面掃圖Fig.2 Cross section morphology and corresponding elemental mapping of the composite coating

        圖3 為復(fù)合涂層XRD圖譜,從XRD圖中可以看出,復(fù)合涂層在42.6°和49.6°處有明顯的衍射峰,與Cu3Zn標(biāo)準(zhǔn)卡片(No.65-6567)衍射峰位置相符,相對于Cu的標(biāo)準(zhǔn)衍射峰(No.04-0836)來看,這兩處衍射峰向低角度移動(dòng),說明Zn進(jìn)入Cu的晶格內(nèi),導(dǎo)致晶面間距變小。在40°~50°之間存在一個(gè)較平的饅頭峰,該峰位化學(xué)鍍Ni-P的衍射峰[9],為典型的非晶衍射峰。

        圖3 復(fù)合涂層XRD圖譜Fig.3 XRD pattern of composite coating

        2.2 固液接觸角

        圖4 為不同試樣表面固液接觸角。圖4(a)為未經(jīng)表面處理的鎂合金表面,接觸角約為72°,表現(xiàn)出親水性;圖4(b)為經(jīng)過十八烷基硫醇修飾后的鍍層,接觸角約為155°,表現(xiàn)出超疏水性。

        圖4 試樣的固液接觸角Fig.4 Solid-liquid contact angle of specimens

        超疏水涂層獲得需具備兩個(gè)條件,第一個(gè)條件是在表面構(gòu)建微納米結(jié)構(gòu);第二個(gè)條件是表面材料具有很低的表面能[11]。在鎂合金上制備了Ni-P/Cu-Zn復(fù)合涂層,通過陽極氧化使表面具備獲得超疏水涂層的第一個(gè)條件;根據(jù)Cassie Baxter模型,表面涂層的表面能較低,才能形成超疏水涂層。實(shí)驗(yàn)采用十八烷基硫醇進(jìn)行表面修飾后,十八烷基硫醇的長鏈烷基接枝到銅表面,使表面能大幅降低,達(dá)成第二個(gè)條件,復(fù)合涂層的接觸角大幅增加。

        2.3 涂層耐蝕性

        圖5 為不同試樣在3.5%氯化鈉溶液中的極化曲線。極化曲線的擬合結(jié)果如表1所示。從表中可以看出,氧化前后試樣的腐蝕電位和腐蝕電流差別不大,表面修飾后,腐蝕電位基本未變,但是腐蝕電流密度從9.38×10-6A/cm2下降到1.72×10-6A/cm2,腐蝕電流密度減少了近一個(gè)數(shù)量級,腐蝕速率大幅下降。相對于基底,氧化前后試樣的腐蝕電流密度降低1個(gè)數(shù)量級,修飾后的試樣的腐蝕電流密度降低了兩個(gè)數(shù)量級以上,因此,表面修飾后涂層對基底具有更好的保護(hù)作用。

        圖5 試樣在3.5%NaCl溶液的電化學(xué)極化曲線Fig.5 Electrochemical polarization curves of sample in 3.5%NaCl solution

        表1 極化曲線擬合結(jié)果Tab.1 Results of potentiodynamic polarization curves

        圖6 為不同試樣在氯化鈉溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖。由圖可以看出,鎂合金基底出現(xiàn)一個(gè)容抗弧和一個(gè)感抗弧,容抗弧半徑很小,說明鎂合金基底在氯化鈉溶液中存在點(diǎn)蝕的情況,耐蝕性很差;氧化前后的試樣都有一個(gè)容抗弧,容抗弧半徑相近;修飾后試樣出現(xiàn)一個(gè)容抗弧,低頻區(qū)出現(xiàn)擴(kuò)散特征,且容抗弧半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未修飾的試樣,說明修飾后的試樣對鎂合金基底的防護(hù)效果更佳,這個(gè)結(jié)果與極化曲線結(jié)果一致。

        圖6 試樣在3.5%氯化鈉溶液中的交流阻抗Fig.6 EIS plots of sample in 3.5%NaCl solution

        3 結(jié)論

        (1)鎂合金前處理后,經(jīng)過化學(xué)鍍鎳90 min和電鍍銅鋅30 min獲得復(fù)合鍍層,鍍層經(jīng)過陽極氧化30 min后表獲得粗糙表面,然后經(jīng)過十八烷基硫醇修飾24 h,得到超疏水復(fù)合涂層。

        (2)涂層厚度約34 μm,涂層與基底結(jié)合力良好,水的表面接觸角約為155°。

        (3)鍍層在氯化鈉溶液中的腐蝕電流密度為1.72×10-6A/cm2,比基底腐蝕電流密度降低2個(gè)數(shù)量級,且具有更大的阻抗,能夠?yàn)榛滋峁└玫姆雷o(hù)作用。

        猜你喜歡
        腐蝕電流鍍鎳鎂合金
        時(shí)變腐蝕電流密度下預(yù)應(yīng)力混凝土梁可靠度分析
        北方交通(2022年8期)2022-08-15 09:47:48
        脈沖電絮凝處理化學(xué)鍍鎳漂洗水
        先進(jìn)鎂合金技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇在滬召開
        化學(xué)鍍鎳液的再生與長壽命化
        AZ91D鎂合金磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的制備與表征
        AZ31B鎂合金復(fù)合鍍鎳層的制備及其耐蝕性研究
        鎂合金的化學(xué)表面處理探討
        鍍鎳碳纖維/鍍鎳石墨粉填充PC/ABS復(fù)合材料導(dǎo)電性能研究
        中國塑料(2015年2期)2015-10-14 05:34:16
        我國鎂及鎂合金相關(guān)項(xiàng)目獲國際標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)
        淺論低壓TN—S系統(tǒng)中PE線和N線不正確使用的危害
        97精品人妻一区二区三区香蕉| 亚洲精品一品区二品区三区| 国产精品办公室沙发| 无码国产色欲xxxxx视频| 亚洲三级香港三级久久| 亚洲一区有码在线观看| 国产精品女直播一区二区| 亚洲码国产精品高潮在线| 国产在线手机视频| 亚洲一区二区三区在线| 穿着白丝啪啪的av网站| 亚洲国产av玩弄放荡人妇系列| 麻豆成人在线视频| av免费看网站在线观看| 久久一二区女厕偷拍图| 亚洲av中文无码乱人伦在线播放| 亚洲AV无码精品蜜桃| 日韩精品成人一区二区三区久久久| av黄页网国产精品大全| 漂亮人妻被中出中文字幕久久| 国产欧美久久久另类精品| 好看的国内自拍三级网站| 无码伊人66久久大杳蕉网站谷歌| 日本成本人三级在线观看| 男女视频在线一区二区| 久久精品国产在热亚洲不卡| 中文字幕人妻熟女人妻| 在线播放国产一区二区三区| 男女上床视频免费网站| 91精品国产福利在线观看麻豆| 日韩成人无码| 野外三级国产在线观看| 久久综合五月天啪网亚洲精品| 久久狠狠色噜噜狠狠狠狠97| 亚洲国产中文在线二区三区免 | 国产不卡视频一区二区在线观看| 丰满又紧又爽又丰满视频| 日本特黄特色特爽大片| 日本高清不卡二区| 日韩日本国产一区二区| 蜜臀av在线播放一区二区三区|