无机盐对化学镀镍层耐蚀性的影响

李伟臣

（辽宁省产品质量监督检验院化工油品室,辽宁沈阳 110032）

无机盐对化学镀镍层耐蚀性的影响

李伟臣

（辽宁省产品质量监督检验院化工油品室,辽宁沈阳 110032）

通过金相显微镜考察了镀液中存在无机盐碘化钾（KI）时所得铝合金表面化学镀Ni-P层的表面形貌,采用交流阻抗研究了 KI对Ni-P层耐蚀性的影响。结果表明:KI减少了Ni-P层中表面缺陷的数量,细化了镀层晶粒,镀层更加平整、致密,表面质量得到改善;另外,KI使镀层在NaCl溶液中的电荷转移电阻增大,提高了镀层的耐蚀性。

铝合金;化学镀;碘化钾;耐蚀性

0 前言

Ni-P合金镀层具有良好的耐蚀性、耐磨性、可焊性和装饰性等优点,其在海洋、石油化工、电子等诸多领域都得到了广泛应用,在铝合金的表面处理中也得到了重视[1]。制备Ni-P化学镀层的镀液组成虽已较为成熟,但添加剂一直是研究热点之一。基于此,本文以铝合金为沉积基体,通过金相显微镜考察了无机添加剂碘化钾（KI）对Ni-P化学镀层表面质量的影响,并通过交流阻抗进一步比较了镀液中有无 KI时所得镀层的耐蚀性能。

1 实验

1.1 实验试样

采用25 mm×12 mm×3 mm的铝合金试样进行化学沉积。

1.2 工艺流程

1.3 工艺介绍

（1）浸锌溶液组成为:ZnO 120 g/L,NaOH 500 g/L,KNaC4H4O615 g/L,FeCl31 g/L,室温。溶液为悬浊液,使用时摇匀。第一次浸锌时间为50 s,第二次浸锌时间为20 s。第一次浸锌后用（1+1）硝酸进行退锌处理。

（2）采用酸性化学镀液制备Ni-P镀层,其主要成分和工艺参数为:硫酸镍 20 g/L,次磷酸钠20 g/L,乙酸钠 18 g/L,柠檬酸钠 25 g/L,p H值5.0,（88±1）℃,1 h,将经此镀液获得的镀层记为Ni-P-1#;在该镀液中加入 KI后获得的镀层记为Ni-P-2#。

1.4 镀层耐蚀性测试

采用2273型电化学系统进行耐蚀性测试。其中,工作电极为Ni-P镀层,辅助电极为铂片,参比电极为饱和甘汞电极,文中所有电位均相对于饱和甘汞电极电位（SCE）而言。将Ni-P-1#和 Ni-P-2#镀层放入质量分数为3.5%的NaCl溶液中,在室温下进行交流阻抗测试,扰动电位幅值为10 mV,测试频率为100 kHz～10 MHz,采用 Z Simp Win 3.21对测试数据进行拟合。

2 结果与讨论

2.1 KI对镀层形貌的影响

图1为向Ni-P镀液中添加10 mg/L的 KI并沉积1 h后所得镀层的表面形貌。

图1 两种镀层的SEM图

由图1可知:两种镀层均由胞状物组成,但当镀液中添加了 KI以后,镀层表面的胞状物明显变得细小,且大小更趋均匀一致,镀层的光亮度也得到了提高。因此,KI可以改善Ni-P镀层的表面质量。

2.2 KI对镀层耐蚀性的影响

为了考察镀层的耐蚀性,采用交流阻抗法对镀液中有无 KI时所得镀层的耐蚀性进行了测试比较,图2为两种镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学阻抗谱图。

图2 两种镀层的电化学阻抗谱图

由图2可知:Ni-P-1#和Ni-P-2#镀层在腐蚀介质中都只有一个容抗弧,表明Ni-P化学镀层腐蚀时只有一个时间常数[2];但Ni-P-2#镀层的容抗弧直径比Ni-P-1#的更大一些,表明该镀层的耐蚀性更好。

采用Z Simp Win 3.21对两曲线进行拟合,等效电路,如图3所示。其中,Rs为溶液电阻;Q为常相位角元件,表示镀层与腐蚀介质间的双电层电容;Rct表示电极反应的电荷转移电阻,其数值越大,电极反应越难,镀层的耐蚀性越好。

拟合结果表明:Ni-P-1#镀层和Ni-P-2#镀层的Rct值分别为 19 500Ω/cm2和 35 024Ω/cm2,表明KI增加了镀层的电荷转移电阻,提高了镀层的耐蚀性。

图3 等效电路

由以上分析结果可以看出:在Ni-P基础镀液中加入 KI以后,镀层的耐蚀性得到了提高。这主要是因为加入 KI后,Ni-P镀层晶粒平均尺寸减小且更趋均匀一致,表面漏镀、气孔等缺陷数量减少,镀层表面质量得到优化,减少了腐蚀介质渗入到基体的通道,降低了镀层的腐蚀速率。

3 结论

在化学镀Ni-P液中加入 KI后,所得镀层更加细致、平整、致密,表面质量得到改善,耐蚀性得到明显提高。

[1] Lee JH,Lee JG,Kang T,et al.The effects of bath

composition on the morphologies of electroless nickel underbump metallurgy on Al input/output pad[J].Journal of Electronic Materials,2005,34（1）:12-18.

[2] Elsener B,Crobu M,Scorciapino M A,et al.Electroless deposited Ni-P alloys:Corrosion resistance mechanism[J].Journal of Applied Electrochemistry,2008,38（7）:1 053-1 060.

Effects of Inorganic Salts on the Corrosion Resistance of Electroless Nickel Coating

LI Wei-chen

（Chemical Oil Products Department,Product Quality Supervision and Test Institute of Liaoning Province,Shenyang 110032,China）

The surface morphology of the electroless Ni-P alloy coating on the surface of Al alloys,which was obtained in bath containing inorganic salt potassium iodide（KI）,was investigated by metallurgical microscope,and the influence of KI on the corrosion resistance of Ni-P coating was studied by AC impedance.The results show that KI decreases the number of the surface defects of Ni-P coating,fines the crystal grains of the coating,making the coating more level and compact,thus the surface quality is improved.Besides,KI makes the charge transfer resistance in NaCl solution greater so that the corrosion resistance of the coating is bettered.

Al alloy;electroless plating;potassium iodide;corrosion resistance

TQ 153

A

1000-4742（2011）03-0017-03

2010-06-28