高耐腐蝕涂層的納米鎳AZ91D鎂合金#中英文翻譯#外文翻譯匹配

高耐腐蝕涂層的納米鎳 AZ91D鎂 合金 顧長東，聯(lián)建設(shè)，何金國，蔣忠浩，江青 重點實驗室汽車材料，教育部，大學(xué)材料科學(xué)與工程系，吉林大學(xué)，南嶺校區(qū)，長春， 130025 ，中國 。 2005年 3月 22收到 ;接受訂正 2005年 7月 4日 ； 網(wǎng)上提供 2005年 8月 15 摘要 納米（數(shù)控）鎳涂層直流電鍍對 AZ91D鎂合金基體，以提高其耐腐蝕性能使用直接化學(xué)鍍鎳作為保護層。作為比較，兩個化學(xué)鍍 鎳 涂層的鎂合金具有不同厚度也 表現(xiàn)出來了 。表面的涂層，研究了掃描電鏡和 FESEM 。數(shù)控鎳涂層的平均晶粒尺寸約 40 nm和明顯的 （ 200 ）首選紋理顯示，經(jīng) XRD 。那個硬度數(shù)控鎳涂層約 580 VHN ，這是遠遠高于（約 100 VHN ）的 AZ91D鎂合金 底面厚度 。電化學(xué)測量結(jié)果表明，納米鎳涂層，鎂合金是最低的腐蝕電流密度和最積極的腐蝕電位的研究涂層的鎂合金。此外，數(shù)控鎳涂層 AZ91D鎂鎂合金具有很高的耐腐蝕性能的快速腐蝕試驗表明該文件中。原因增加耐腐蝕性能的數(shù)控鎳涂層，鎂合金應(yīng)歸功于其細晶結(jié)構(gòu)和孔隙度低的 。 2005年 埃爾塞維爾 B.v，擁有全部 版 權(quán) 關(guān)鍵詞 ：納米鎳 ;鎂合金 ;電鍍，化學(xué)鍍鎳 ;腐蝕 1 導(dǎo)言 鎂日益重要的輕質(zhì)金屬結(jié) 構(gòu)材料（密度為 1.74 g/cm3 ）在許多行業(yè)，飛機建造，航天技術(shù)，光學(xué)，汽車制造業(yè)例如。然而，本質(zhì)上是高度鎂反應(yīng)及其合金通常有相對較 差 的腐蝕 阻礙 ，這限制了應(yīng)用鎂合金在實際環(huán)境。因此，通常是可取的改變表面性質(zhì)的鎂或鎂合金工件，以提高其腐蝕和磨損電阻，可焊性，導(dǎo)電性或裝飾外觀。這可以通過涂層零件用金屬，具有理想的性能所必需的具體應(yīng)用1。由于鎂是一種最電化學(xué)活躍的金屬，任何涂層的鎂合金應(yīng)作為統(tǒng)一，堅持和孔隙盡可能免費。之一最具成本效益和簡單的技術(shù)引進金屬涂層到基電鍍技術(shù)，包括化學(xué)鍍和電鍍。此外，鎂被列為困 難 基板板塊金屬由于其高反應(yīng)。至于對電鍍鎂合金，目前有兩 鐘方式 用于鍍鎂及鎂合金：直接化學(xué)鍍鎳和鋅浸泡2 。它可指出，在許多以前的報告中關(guān)于化學(xué)鎂合金電鍍 3-6 ，鎳離子提供基本的碳酸鎳鍍液中。不同于上面提到的方法，直接化學(xué)鍍鎳的 AZ91D鎂合金最近進行的使用鍍液載硫酸鎳 7 。近年來，有相當大的利益在理解的力學(xué)性能，腐蝕性能阻力和耐磨性的數(shù)控金屬制作的電沉積，例如 8-14 。據(jù)他們說，數(shù)控展出許多不尋常的材料力學(xué)性能和電化學(xué)性能與常規(guī)多晶或非晶材料。因此，引入數(shù)控涂層相結(jié)合，高耐腐蝕性能與良好的 耐磨性鎂合金基會非常有希望。在本文件中，對化學(xué)鍍鎳從酸性浴 7第一次上沉積 AZ91D 鎂合金的保護層，以進一步電鍍操作，然后數(shù)控鍍層是直流電鍍的保護層。顯微和電化學(xué)性能的涂料的 AZ91D鎂合金基體，研究了掃描電鏡， FESEM ， XRD和電化學(xué)測量。襯底材料是 AZ91D鎂合金壓鑄鎂合金，大小為 30 * 40 * 5毫米。那個合金，主要是載有大約 9.1 ，鋁，鋅 0.64 ，錳 0.17 ， 0.001 ，鐵和鎂的平衡。樣本碳化硅研磨 1500 號文件與之前的預(yù)處理進程。技術(shù)流程圖電鍍AZ91D 鎂合金的顯示 圖 1 。那個樣品進行了徹底清潔與去離子水作為盡快任何兩個步驟之間的修改 。直接化學(xué)鍍鎳的厚度約上午 10 微米 在AZ91D鎂合金 7被用來作為保護層進一步鍍上鎂合金。北卡羅來納州的電鍍鎳涂層鎂合金是直流電鍍從浴含有硫酸鎳，氯化鎳，硼酸和糖精在pH值為 5.0和溫度為 50度 恢復(fù)。 在電沉積過程中，用陽極電解鎳板。電鍍的運作數(shù)控鎳涂層進行了約 30分鐘的將使涂層厚度約 15微米 。掃描電子顯微鏡（ SEM,JEOL JSM - 5310 ，日本）和場發(fā)射掃描電鏡（ FESEM,JEOL JSM- 6700F日本）受雇的意見，表 面涂層和斷面形態(tài)及附件是一個能譜用于定性元素化學(xué)分析。晶體結(jié)構(gòu)的樣品，研究了 X -射線衍射（ X射線衍射儀， X射線數(shù)字 /最高，日本） 圖 1 技術(shù)流程圖數(shù)控電鍍 Ni對AZ91D鎂合金鎂合金。 與銅目標和 monochronmator在 50kV及三百毫安與掃描速度和步驟正在 4度/min和 0.02度 ，分別 對 鎂合金和涂層 硬度 進行了評價使用 HXD - 1000微型 與維氏硬度計壓，在負荷 100克和會期 的 15號電化學(xué)方法進行的電化學(xué)分析儀（ CHI800 ，上海，中國 ） ，這是由計算機控制和支持軟件。線性掃描伏安法實驗進行了 3 氯化鈉水溶液中使用經(jīng)典的三電極電池板與鉑（ Pt ）的作為反電極和銀 /氯化銀電極（ 207 毫伏與 它 ）作為參比電極。測試前，工作電極清潔的丙酮激動超聲 10分鐘。裸露面積的測試，得到雙涂層環(huán)氧樹脂（內(nèi)啡肽 651 ）離開揭露面積約一平方厘米。參考鉑電極附近有固定的工作電極（約0.5 毫米） ，可以盡量減少錯誤由于 IR 降的電解質(zhì)。在電位掃描實驗，對樣品進行了第一次浸泡到 3 NaCl溶液中約 2 0分 鐘，以穩(wěn)定開路的潛力。 電位曲線所記錄的電極電勢席卷 從價值約 300-400毫伏較低值 500-600毫伏上比腐蝕電位，分別在清掃率為 5毫伏 /秒 ，隨時記錄變化 曲線測量和繪制后上述電化學(xué)測量。腐蝕電位和腐蝕 ， 電流密度 icorr確定直接從這些 ，隨時記錄變化 曲線塔菲爾區(qū)外推法。酸浸泡試驗中 10 的鹽酸溶液在室溫下進行測試的耐腐蝕性數(shù)控鎳涂層的鎂合金。如果有微孔隙涂料，腐蝕解決方案將削弱鎂基通過毛孔。 由于高化學(xué)活性的鎂，對 H+的腐蝕解決方案將減少鎂并變成氫氣氣泡。因此，時間之間的間隔開始測試的 圖 2 X射線衍射圖譜的電鍍 Ni對 AZ91D鎂合金 鎂 合金在不同的時間間隔 （一） AZ91D鎂合金 基板 （二）鍍基材為 10分鐘 ，（ 三）數(shù)控電鍍鎳涂層。 第一氫氣泡產(chǎn)生的涂層表面可以用來捐贈的耐蝕性涂層的鎂合金基體。作為比較 ， 鍍鎳涂層不同厚度（ 10到 25微米 ）也進行了分析。 3.結(jié)果和討論 3.1 。顯微組織和硬度的涂料 圖 2（ a）顯示模式的 X射線衍射的 AZ91D鎂合金鎂合金，這表明 底面 合金包括 最初 a（毫克） 物資 所包圍的共晶混合物 a和 b（ Mg17Al12 ） 15 。它也可看到從 X射線衍射圖譜圖。 圖 2（ b）和形態(tài) 無關(guān)，如 圖 3 在化學(xué)鍍鎳約 15分鐘， AZ91D鎂合金的全面覆蓋的化學(xué)鍍鎳沉積。磷含量化學(xué)沉積率非常低，因為鎳是第一沉積在表面的鎂合金根據(jù)沉積機制鍍上鎂合金 7 。的 X射線衍射分析結(jié)果作為數(shù)控交存電鍍鎳涂層中顯示圖 2如果簡報的 X 射線波長， 它 半高寬 （全最大寬度的一半）的（ 200 ）衍射峰， 它的 衍射角和常數(shù) K=1 。從均衡器。 （ 1）平均晶粒尺寸的納米鎳約為 40納米。在此外， X射線衍射結(jié)果也表明，數(shù)控鎳涂層有一個明顯的（ 200）首選紋理。事實上， 鎳鍍 層已知給眾多，明確界定首選方向取決于沉積條件，即電解質(zhì)成分 ， 溫度 pH值，電流密度，攪拌和有機補充17,18 。那個（ 200）首選質(zhì)地數(shù)控鎳在這一研究可能會由于給定的 電沉積 條件可能會導(dǎo)致更高的電極過 。并減少 Ni2+的濃度在電極表面 18 。 圖 3（ a）顯示了典型的表面形態(tài)沉積鎳涂層數(shù)控。這可以看出，作為表面的沉 積鎳涂層數(shù)控非常緊湊沒有殖民地結(jié)構(gòu)，這是完全不同在 菜花狀 （在微米大小）表面形貌的化學(xué)鍍鎳沉積 圖 3 晶粒尺寸 （見圖 3（ b）項） 。此外，沉積表面數(shù)控鎳涂層展出單位和鏡面外觀和晶粒尺寸的存款不能得到解決常規(guī)掃描電鏡觀測。為了一個明確的 觀察細晶結(jié)構(gòu)，標本的數(shù)控鎳是拋光和腐蝕稀硝酸 /乙醇解決方案之前，掃描電鏡觀察。表面形貌的數(shù)控鎳預(yù)處理后，上述結(jié)果表明 在圖 4 非常統(tǒng)一的數(shù)控 加工 結(jié)構(gòu)中可以看出 表面上的數(shù)控 加工 后略有腐蝕鎳。圖第 5（ a）顯示斷面形態(tài)數(shù)控鎳涂層對AZ91D鎂合金。顯示基板和兩種類型 圖 4 細晶結(jié)構(gòu) 的鎳層的橫截面的涂料，基材，保護層和數(shù)控鎳 層的特 點是符合兩個箭頭，分別在圖 第 5（ a） 。從這一數(shù)字中，可以看出 生成物 圖 5 （ a）橫截面形態(tài)的鎳涂層， AZ91D鎂合金， （ b ）在定性元分析涂層 AZ91D鎂 的酸預(yù)處理之前鍍保護層的鎂合金的表面 不平處 作為 網(wǎng)狀 粘附 7。此外， 那 沒有明顯的界限之間的保護層和數(shù)控鎳層，指出，數(shù)控鎳層緊緊附在保護層。此外，數(shù)控鎳層顯示非常結(jié)構(gòu)緊湊，沒有毛孔從斷面觀察。 圖 第 5（ b）給定性元分析的數(shù)控加工鎳涂層， AZ91D鎂合金的 X射線能譜分析。為降低磷含量保護層前交存的 AZ91D鎂合金基體的分布的因素磷是沒有檢測到能譜。從內(nèi)容分發(fā)從襯底的涂層表面沿 行標在圖 5 （ a）項，可以看出，涂層是密切相關(guān)的鎂合金基體。 一般情況下，納米材料通常有提高硬度比較傳統(tǒng)多晶硅材料 9,10 。在這項研究中，硬度數(shù)控鎳涂層約 580 VHN ，這是遠遠高于這對 AZ91D鎂合金基體（約 100VHN ） 。因此 鎂合金涂層的數(shù)控鎳高硬度預(yù)計將大大提高其表面性能，例如耐磨損性。 3.2 防腐性能的涂料 圖 6給了電化學(xué)極化曲線 AZ91D鎂合金基體和各種涂料在鎂合金基體的 3氯化鈉水溶液在室溫條件下的解決方案。陰極反應(yīng)電化學(xué)極化曲線相對應(yīng)演變的氫和陽極極化曲線是最重要的功能有關(guān)的腐蝕阻力。在鎂合金基體和上午 10時基與化學(xué)鍍鎳合金層，當 其擴散 到陽極地區(qū)，一個激活控制陽極過程進行了觀察。那個極化電流的增加而增加的應(yīng)用陽極電位，沒有明顯的鈍化現(xiàn)象。然而， 腐蝕電位 Ecorr的襯底 10毫安 時化學(xué)鍍鎳層轉(zhuǎn)向積極大約 80 mV的比較與襯底和腐蝕電流密度 icorr下降至 1.546 mA/cm2的基板為 0.327 mA/cm2的 10毫安 時厚度鍍鎳層 。至于電化學(xué)極化曲線 25時基板化學(xué)鍍鎳層厚度的腐蝕電位 Ecorr積極轉(zhuǎn)變 0.410 V和腐蝕電流密度只有9.8 微安 /cm2 。和當應(yīng)用潛力增加到 0.287 伏，一個薄鈍化膜的表面形成的涂層的腐蝕電流密度約 15.2 毫安 /cm2 。然而， 而 隱含的 0.085伏，鎳溶解發(fā)生日益腐蝕電流密度。對于電化學(xué)極化曲線與基板數(shù)控鎳涂層，應(yīng)該注意到，腐蝕電位 Ecorr顯著轉(zhuǎn)移到積極的方向發(fā)展相比與襯底和腐蝕電流密度 icorr主要是減少了。之間的潛力價值觀？ 0.174 和 0.162 伏，形成薄薄的 現(xiàn)象 發(fā)生造 成了目前的大約有限 4.92 微安 /cm2 。 這種現(xiàn)象 ，但是，一旦破裂應(yīng)用潛力超出了 標準 0.162 伏， 后 現(xiàn)象 細分，鎳溶解會發(fā)生通過毛孔數(shù)控鎳涂層。 圖 6 電化學(xué)極化曲線 因此可以可見，腐蝕電位 Ecorr的化學(xué)鍍鎳涂層對 AZ91D 鎂合金大大增加朝積極的方向發(fā)展時，涂層厚度增加。因此，數(shù)控鎳涂層具有最高腐蝕電位和腐蝕電流密度最低在所有這些研究涂層。事實上，電化學(xué)技術(shù)報告了研究之間的關(guān)系孔隙度和腐蝕速率測量鍍鎳礦鋼 19,20 。隨著孔隙度的化學(xué)鍍鎳層降低，腐蝕的價值潛在 Ecorr將變 得更為 增大 和腐蝕 現(xiàn)今 的變小。從一定意義上講，腐蝕電流密度反映了腐蝕率的涂層。因此，可以推斷出從上述討論中說，數(shù)控鎳涂層，鎂合金具有最低孔隙度之間的研究涂料，這表明高耐蝕性。此外，為化學(xué)鍍鎳涂層在鎂合金，由于減少了孔隙度與增加涂層厚度，耐蝕性似乎增加。在酸浸泡試驗，但沒有氫氣泡沫產(chǎn)生的數(shù)控鎳涂層 AZ91D鎂鎂合金后沉浸在 10 鹽酸 溶液 2小時然 后 鎂合金的化學(xué)鍍層具有相同的厚度約 25微米 只 可 接受 約 8分鐘無腐蝕鎂基在相同的腐蝕解決方案。那個有很大的差別，在耐蝕性暗示化學(xué)鍍鎳涂層孔隙率應(yīng)展覽和一些數(shù)控鎳涂層將得到 充分的密度。此外，根據(jù)以 13高耐腐蝕性的數(shù)控材料由于高度的表面缺陷造成的從表面組分的高晶界和 接口 提供越來越多的 好的接觸方式 ，因此，分散的腐蝕電流密度。因此，數(shù)控鎳涂層，鎂合金是一種有效的方法，以改善腐蝕阻力的 4 。結(jié)論 在這項研究中，納米晶 體度 鎳涂層應(yīng)用于在 AZ91D鎂合金基體的直接電流 鎂合金 顯示 。使用 電 流 直接化學(xué)鍍鎳作為保護層。結(jié)果可歸納如下： 1 。數(shù)控鎳涂層的平均晶粒尺寸約 40 nm 和明顯的（ 200 ）首選紋理。并作為表面沉積鎳涂層數(shù)控顯示更多緊湊比化學(xué)鍍鎳礦床。 2 在酸浸泡試驗，數(shù)控鎳涂層展 出非常高的耐腐蝕性比化學(xué)鍍鎳涂層具有相同的厚度。電化學(xué)測量表明，數(shù)控鎳涂層的低孔隙度和非常低的腐蝕速率。原因鎂合金應(yīng)歸功于其良好糧食結(jié)構(gòu)和孔隙度低的涂層。 3 此外，硬度數(shù)控鎳涂層約 580 VHN ，遠遠高于 AZ91D鎂鎂合金基體（約 100 VHN ） 。因此，數(shù)控鎳涂層相結(jié)合的高耐蝕電阻和高硬度預(yù)計將擴大應(yīng)用的鎂合金。致謝作者非常感謝基金會國家重點基礎(chǔ)研究和開發(fā)計劃No.2004CB619301和項目 985個，汽車工程，吉林大學(xué)對所提供的支持。 參考文獻 1 J.E. 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