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【簡介】
用直接化學(xué)鍍Ni—P和先電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni—P兩種方法在A356合金表面施加鍍層．利用恒電位儀、鹽霧實驗、掃描電鏡和顯微硬度計等分析測試手段研究了兩種工藝處理后鍍層的性能．結(jié)果表明：兩種不同工藝得到的鍍Ni—P樣品均具有優(yōu)異的耐蝕性和較高的硬度，對Al合金基體均有很好的保護作用；其中帶鍍Ni中間層的化學(xué)鍍Ni—P層更致密，具有更好的耐蝕性和硬度．
關(guān)鍵詞：A356合金；耐蝕性；化學(xué)鍍Ni-P；電鍍
中圖分類號：TQ153．2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-6495(2007)05-0326-03
Al合金具有導(dǎo)電性好、散熱性好、易于成形、價格低廉、比強度高和易于進行多種加工等特點，是輕合金中應(yīng)用最廣、用量最多的合金之一[1]．除在建筑工業(yè)、包裝工業(yè)上已取得巨大成功外，目前汽車上擴大用Al量已成為全球的潮流，而且Al由于比塑料、玻璃鋼等材料更易于回收處理的特性，使其在當(dāng)今推崇保護環(huán)境、凈化人類生存空間的時代中，倍受綠色環(huán)保人士的青睞[2]．在眾多的Al合金品種中，Al—Si系的A356合金(美國牌號)具有熱膨脹系數(shù)小、流動性和鑄型填充性好等特點，并且通過添加少量的Cu、Mg、Ni等元素后具有很高的強度，正在成為研究和應(yīng)用的熱點．該合金被廣泛用于汽車、摩托車、航空航天工業(yè)及家用電器等產(chǎn)品之中[3]．盡管該合金抗大氣腐蝕性能優(yōu)良，但耐酸、堿和鹽等的電化學(xué)腐蝕性能較差，而且還有硬度低、耐磨性差等弱點，嚴重阻礙了它的應(yīng)用，故在一些場合需要采用表面處理技術(shù)來改進其耐蝕性能．通常用電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、涂料及涂裝、高能束表面改性等技術(shù)可以防止或減緩Al合金的腐蝕．其中化學(xué)鍍Ni具有耐蝕性和耐磨性優(yōu)異、與基體結(jié)合力好、表面鍍層均勻、硬度高等優(yōu)點，已經(jīng)成為很多金屬及合金常用的表面防護方法[4]，為了提高A356合金的防護性能，擴展其應(yīng)用范圍，本文主要研究了該合金的化學(xué)鍍Ni—P層的耐蝕性能．
1實驗方法
1．1化學(xué)鍍Nj-P
實驗用基體材料為A356合金，名義成分為(mass％)：6.5 ～7．6 Si，0.3 ～0.45 Mg，0．08 ～0．20 Ti，0．05 ～0．20 Fe，0.05～0．20 Cu，0.05～0.10 Mn，0.05～0.10 Zn，余量A1．將A356合金線切割成10 mm×20 mm×3 mm的試樣若干，頂端打孔．用碳化硅水砂紙從400#依次打磨至1200 #，丙酮清洗，晾干后置于干燥器內(nèi)待用．
化學(xué)鍍Ni—P工藝流程為：試樣準備—→除油—→水洗—→酸洗一水洗一活化一水洗一化學(xué)鍍Ni—P—→水洗—→干燥—→成品．其中除油用無水乙醇+15 g／L NaOH+22．5 g／L Na2CO3·10 H：O，水洗用蒸餾水，酸洗用CrO3(180 g／L)，活化用40％HF(375 ml／L)．
通過正交實驗得出了A356直接化學(xué)鍍Ni—P的最佳配方及工藝條件為：17 g／L～20 L醋酸鎳，18 L～23 L次亞磷酸鈉，5 g／L檸檬酸，20 L氟化氫氨，20 L～25 L乙酸鈉，0．02 g／L碘酸鉀，pH=6．0～6．5，溫度為(85±2)℃ ，時間為1．5 h～2 h．
1．2電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni-P
為了提高鍍層的結(jié)合力，獲得性能優(yōu)異的化學(xué)鍍Ni—P層，采用電鍍Ni預(yù)處理工藝．A356合金電鍍Ni工藝為(前處理工藝如前)：275 g／L硫酸鎳，35g／L～38 g／L硼酸，4g／L～8 g／L NaC1，溫度為30℃～40℃ ，pH值為2．0～4．0，電流密度為0.5～1.2 A／dm2．隨后的化學(xué)鍍Ni-P工藝同A356合金直接化學(xué)鍍Ni-P
2實驗結(jié)果
2．1形貌分析
2．1．1化學(xué)鍍Ni-P層形貌
利用SSX一550型掃描電子顯微鏡對化學(xué)鍍Ni—P層的形貌進行觀察(圖1)．圖1a是化學(xué)鍍Ni—P層的表面形貌，為典型的“菜花狀”，表面致密無缺陷．圖1b是化學(xué)鍍Ni—P層的截面形貌，鍍層厚度均勻，約為30 μ,m，與基體結(jié)合良好，無貫穿性孔洞，為鍍層的耐蝕性能提供了保證．通過能譜分析(圖2)可知，鍍層由Ni和P元素組成，其中Ni含量為91．50 mass％ ，P含量為8．50 mass％．Ni—P鍍層結(jié)構(gòu)取決于P含量，當(dāng)P≥8mass％時，屬于高P鍍層，鍍層結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)[5,6]．因此，本實驗得到的鍍層為非晶結(jié)構(gòu)．
2．1．2電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni-P層形貌
圖3為A356合金電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni—P層的表面形貌和截面形貌．與圖1相比，A356合金電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni—P的鍍層表面質(zhì)量要比基體直接化學(xué)鍍Ni—P的好，因為是在具有自催化活性Ni表面進行化學(xué)鍍Ni—P，更利于Ni—P的形成，因此鍍層更加致密、細小[7]．
能譜分析表明，鍍層由Ni和P組成，其中Ni含量為：91．34 mass％ ，P含量為8．66 mass％ ，此鍍層也應(yīng)為非晶結(jié)構(gòu)．與A356合金基體直接化學(xué)鍍Ni—P相比，P含量有所提高，這也與在電鍍Ni表面進行化學(xué)鍍有關(guān)．
2．2性能測試
2．2．1鹽霧實驗
鹽霧實驗是在FDY／-03E型鹽霧箱中進行的，試樣成45。斜放在實驗槽上．實驗的溫度為(350±20)℃，鹽霧噴液為化學(xué)純NaC1和去離水配置的5％NaC1水溶液，噴霧的方式為間斷噴霧，即白天連續(xù)噴霧8h，間隔16h，每48 h為一周期，并檢查試樣，晚上停機用水封保溫．實驗結(jié)果見表1(表中實驗時間是開始出現(xiàn)銹斑的時間)．
從表1可以看到，化學(xué)鍍Ni—P的試樣與Al合金基體相比，耐鹽霧性能優(yōu)異，對基體起到了很好的保護作用．A356合金電鍍Ni后化學(xué)鍍Ni—P耐鹽霧腐蝕性能更好，這主要與涂層厚度有很大關(guān)系，電鍍Ni層和化學(xué)鍍Ni層均為保護性鍍層，相當(dāng)于對Al合金基體起到雙重保護，使得合金的耐鹽霧性能大大提高．
2．2．2極化曲線
采用PAR M352電化學(xué)測試系統(tǒng)進行極
化曲線的測量．圖4為A356基體合金、化學(xué)鍍Ni—P層在3．5mass％NaC1溶液中的動電位極化曲線．由圖4可見，化學(xué)鍍Ni—P處理后合金自腐蝕電位顯著提高，在相同的極化電位下，樣品的極化電流密度降低．電鍍Ni上沉積Ni—P的樣品，在陽極極化過程中發(fā)生明顯的鈍化現(xiàn)象．利用線性擬合得出的自腐蝕電位和自腐蝕電流密度如表2所示
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