化学镀镍－磷镀层在氢氟酸中的耐蚀性

李 壮， 梁 平

（辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001）

化学镀镍－磷镀层在氢氟酸中的耐蚀性

李 壮， 梁 平

（辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001）

为了改善Q 235钢在氢氟酸中的耐蚀性，采用化学镀技术在其表面制备了镍-磷镀层。采用金相显微镜对镍-磷镀层的表面形貌进行了观察，通过浸泡和电化学等方法考察了Q 235钢和镍-磷镀层在氢氟酸中的耐蚀性。结果表明：所得镍-磷镀层光滑、致密、平整，在氢氟酸中表现出较低的自腐蚀电流密度和较大的电荷转移电阻，可明显降低Q 235钢在氢氟酸中的腐蚀速率。

镍－磷镀层；氢氟酸；耐蚀性

0 前言

蒙乃尔（Monel）合金在氢氟酸中有极好的耐蚀性，是目前最理想的耐氢氟酸腐蚀的材料之一。但由于蒙乃尔合金的价格较高，使其应用受到限制［1－2］。镍－磷镀层在很多介质中都表现出良好的耐蚀性［3］，但有关该镀层在氢氟酸中的耐蚀性研究还很少见到。为此，本文采用化学镀技术在Q 235钢表面制备镍－磷镀层，通过浸泡和电化学等方法，考察了镀层在氢氟酸中的耐蚀性。

1 实验

1.1 试样制备

试样为Q 235钢。施镀工艺流程：打磨试样—→清洗—→丙酮擦拭—→活化（体积分数为10%的稀硫酸）—→水洗—→化学镀—→水洗—→吹干—→性能检测

1.2 镀液组成及工艺条件

NiSO4·6H2O 30g/L，NaH2PO2·H2O 10 g/L，C6H5O7Na3·2H2O 12.5g/L，CH3COONa 5 g/L，90℃，1h。

1.3 耐蚀性测试

分别将尺寸为50.0mm×25.0mm×5.6mm的Q 235钢及镍－磷镀层放入质量分数为40%的氢氟酸溶液中浸泡，温度为30℃，腐蚀时间为72h，计算两者的腐蚀速率。

采用PAR 2273型电化学测试系统测试动电位极化曲线及交流阻抗谱，工作电极为Q 235钢和镍－磷镀层，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂片。试样尺寸为10mm×10mm×6mm。动电位极化曲线测试条件：电位范围－0.25～0.25V（相对于开路电位），扫描速率0.33mV/s。交流阻抗谱测试条件：频率范围100kHz～10mHz，扰动电压10mV。采用ZsimpWin分析软件对测试数据进行数值拟合。

2 结果与讨论

2.1 镀层的表面形貌

采用Leica金相显微镜观察镀层的表面形貌，实验结果，如图1所示。由图1可知：镀层由大量的胞状物组成，胞状物大小较为均匀，直径约为5μm，且大部分沿着划痕方向生长。

2.2 腐蚀速率

图1 镍－磷镀层的表面形貌

将Q 235钢和镍－磷镀层在氢氟酸中浸泡72h后，计算两者的腐蚀速率。测试结果表明：镍－磷镀层的腐蚀速率为0.257g·mm－2·h－1，折合成年腐蚀速率约为0.289mm/a；Q 235钢的腐蚀速率为6.011g·mm－2·h－1，折合成年腐蚀速率约为6.750mm/a。可见，Q 235钢的腐蚀速率约为镍-磷镀层的23倍。

2.3 动电位极化曲线

图2为镍－磷镀层和Q 235钢在氢氟酸中的动电位极化曲线。对极化曲线进行拟合，结果表明：镍－磷镀层在氢氟酸中的自腐蚀电流密度约为6.450×102μA/cm2，Q 235钢在氢氟酸中的自腐蚀电流密度约为1.215×104μA/cm2，表明镍－磷镀层具有更好的耐蚀性。

图2 动电位极化曲线

2.4 交流阻抗谱

图3为镍－磷镀层和Q 235钢在氢氟酸中的交流阻抗谱。交流阻抗谱的容抗弧对应着电化学溶解速率的传递电阻［4］，容抗弧的直径越大，腐蚀速率就越小。由图3可知：镍－磷镀层的容抗弧直径明显大于Q 235钢的，表明镍－磷镀层的腐蚀速率比Q 235钢的小得多。

采用图4所示等效电路对交流阻抗谱进行拟合。其中，Rs为溶液电阻，Q为常相位角元件，Rct为电荷转移电阻。拟合结果显示：镍－磷镀层的电荷转移电阻为217Ω·cm－2，Q 235钢的电荷转移电阻为6.84Ω·cm－2，表明镍－磷镀层具有更好的耐蚀性。这与浸泡实验和动电位极化曲线的测试结果相一致。

图3 交流阻抗谱

图4 等效电路

从以上的实验结果可以看出，镍－磷镀层在氢氟酸中的腐蚀速率明显低于Q 235钢的。这主要是因为：（1）由于镍－磷镀层是非晶态的，这种结构中不存在晶界、位错、孪晶之类的缺陷，大大减少了腐蚀的敏感位置，从而在氢氟酸中表现出优异的耐蚀性［5］；（2）镍－磷镀层较为致密、均匀，腐蚀介质很难透过镀层到达基材，在一定程度上阻止了氟离子与铁的结合，起到了良好的耐蚀作用。

3 结论

采用化学镀技术在Q 235钢表面制备的镍－磷镀层光滑、致密、平整，在氢氟酸中表现出较低的自腐蚀电流密度和较大的电荷转移电阻，可明显降低Q 235钢在氢氟酸中的腐蚀速率。

：

［1］郭宁，秦紫瑞.耐氢氟酸新型铸造合金的组织与腐蚀行为的研究［J］.上海有色金属，2003，24（2）：59-63.

［2］SINGH V B，GUPTA A.The electrochemical corrosion and passivation behaviour of Monel（400）in concentrated acids and their mixtures［J］.Journal of Materials Science，2001，36（6）：1 433-1 442.

［3］FARZANEH A，EHTESHAMZADEH M，MOHAMMADI M.Corrosion performance of the electroless Ni-P coatings prepared in different conditions and optimized by the Taguchi method［J］.Journal of Applied Electrochemistry，2011，41（1）：19-27.

［4］张海军，赵国刚，周月波.Ni-P-CNTs化学镀层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为［J］.表面技术，2009，38（6）：13-15.

［5］徐瑞东，郭忠诚，朱晓云，等.高磷非晶态镍－磷合金镀层的研究［J］.电镀与环保，2002，22（3）：18-20.

Corrosion Resistance of Electroless Ni-P Coating in Hydrofluoric Acid

LⅠ Zhuang， LⅠANG Ping
（School of Mechanical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）

In order to improve the corrosion resistance of Q 235steel in hydrofluoric acid，a Ni-P coating was prepared on its surface by electroless plating.The surface morphology of the coating was observed using metalloscope，and the corrosion behavior of Q 235steel and Ni-P coating was investigated by immersion and electrochemical method.The results show that the Ni-P coating is smooth and dense，and exhibits a lower self-corrosion current density and a higher charge-transfer resistance in hydrofluoric acid，that can obviously decrease the corrosion rate of Q 235steel in hydrofluoric acid.

Ni-P coating；hydrofluoric acid；corrosion resistance

TQ 153

A

1000-4742（2013）01-0030-02

2011-09-22