一種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)鍍層領(lǐng)域，具體涉及一種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海水是一種鹽度介于32?37%。，pH值在7.9?8.4之間的天然強(qiáng)電解質(zhì)溶液，因此，海水環(huán)境中的的鋼鐵結(jié)構(gòu)與周圍介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而受到嚴(yán)重腐蝕。電化學(xué)鍍層是是一種海洋環(huán)境中常用的鋼鐵防護(hù)措施，其中鋅與鐵族金屬形成的二元合金，即鋅鎳、鋅鐵、鋅鈷合金等，由于其美觀致密而被廣泛使用。
[0003]在眾多鋅基鍍層中，鋅鎳合金鍍層與基底結(jié)合牢固，且具有鍍液成分簡(jiǎn)單，毒性低，易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。鋅鎳合金的耐蝕性能隨著鍍層含鎳量增加，耐蝕性增高，據(jù)報(bào)道，含鎳量較高的鋅鎳合金鍍層耐蝕性可達(dá)到相同厚度鋅鍍層的5?6倍。同時(shí)該合金涂層具有良好的可焊和可加工性，幾乎沒有氫脆，并且與基體結(jié)合牢固。
[0004]然而，在普通直流電源下制備的鋅鎳合金鍍層含鎳量低，多為富鋅相鋅鎳合金鍍層，當(dāng)其應(yīng)用于在海洋環(huán)境中時(shí)，仍舊不能為鋼鐵結(jié)構(gòu)提供足夠的防護(hù)，需要時(shí)常維護(hù)，帶來巨大的資源浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述鋅鎳合金鍍層在耐蝕性能方面的存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案實(shí)施:
[0007]—種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層，由脈沖電流法，在酸性硫酸鹽鋅鎳合金鍍液體系中電沉積得到具有表面多孔形貌鋅鎳合金鍍層，孔徑約為5?30微米。
[0008]使用的脈沖電流平均值為80?100mA/cm2，峰值為160?200mA/cm2;使用的脈沖電流脈沖頻率為25?50Hz。
[0009]所述酸性硫酸鹽鋅鎳合金鍍液體系，其中成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:35?40g/LZnSO4.7Η2θ、35?40g/L NiSO4和80?85g/L NaSO4;pH值為2.0?2.5;其中，ZnSO4.7^0與NiSO4的質(zhì)量比為1:1。
[0010]—種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層制備方法，由脈沖電流法，在酸性硫酸鹽鋅鎳合金鍍液體系中向待保護(hù)基材表面電沉積多孔形貌鋅鎳合金鍍層。
[0011]具體，由脈沖電流法，以待保護(hù)鋼作為脈沖電源負(fù)極，以純鎳片作為脈沖電源正極，將待保護(hù)鋼與純鎳片體系浸沒于硫酸鹽鋅鎳合金鍍液體系中攪拌條件下，通過脈沖沉積將鋅鎳合金鍍層電沉積于待保護(hù)鋼表面。
[0012]所述沉積過程中鍍液攪拌速度為200?800rpm。優(yōu)選，沉積過程中鍍液攪拌速度為200rpmo
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]本發(fā)明通過使用脈沖電流法，在最優(yōu)電流密度與最優(yōu)脈沖頻率下制備了多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層，使電沉積層具備了良好的耐蝕性，對(duì)于提高鋼鐵材料的耐海水腐蝕壽命具有重大應(yīng)用意義;具體在于:
[0015](I)本發(fā)明中電沉積層表面具備多孔的形貌，孔徑約為5?30微米，可用負(fù)載其它材料，增益性能；
[0016](2)本發(fā)明中由于脈沖沉積方法的應(yīng)用，使電沉積層富含純鎳相，有效增大了鍍層的自腐蝕電位，增強(qiáng)耐蝕性能；
[0017](3)本發(fā)明電沉積層可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境與基底服役壽命設(shè)電沉積層厚度與結(jié)構(gòu)，保障結(jié)構(gòu)使用壽命；
[0018](4)本發(fā)明中電沉積層平整致密，呈現(xiàn)深灰色表面，有助于提高基底的美觀，可用于有特殊要求的鋼結(jié)構(gòu)；
[0019](5)本發(fā)明中電沉積層與基底結(jié)合牢固，相比于常規(guī)直流電沉積層，具備更優(yōu)良的耐蝕性能；
[0020](6)本發(fā)明中電沉積層提供了一種對(duì)鋼鐵結(jié)構(gòu)在海水環(huán)境中的強(qiáng)化的耐蝕防護(hù)方法。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層(a)與普通鋅鎳合金電沉積層(b)的光學(xué)照片。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層的100倍(a)與1000倍(b)掃描電鏡照片。
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層(a)與普通鋅鎳合金電沉積層(b)的X射線晶體衍射圖譜;其中，I代表純鋅相特征晶體衍射峰;2代表鋅鎳合金相特征晶體衍射峰;3代表純鎳相特征晶體衍射峰。
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層(a)與普通鋅鎳合金電沉積層(b)在3.5 % NaCl溶液中電化學(xué)阻抗譜圖。
[0025]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層(a)與普通鋅鎳合金電沉積層(b)在3.5 % NaCl溶液中極化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，有助于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層制備方法
[0029]I)制備酸性硫酸鋅鎳合金鍍液體系，將35g ZnSO4.7H20、35g NiSO4和80g NaSO4溶于IL蒸餾水中，用lmol/L H2SO4調(diào)節(jié)pH值為2，備用為SI;將40g ZnSO4.7H20,40g NiSO4和85g NaSO4溶于IL蒸餾水中，用lmol/L H2SO4調(diào)節(jié)pH值為2.5，備用為S2。
[0030]2)用SiC水相砂紙逐級(jí)打磨20#碳鋼片工作表面至2000#，在無水乙醇中超聲波清洗1min，以徹底去除鋼片表面油污和雜質(zhì)，作為待保護(hù)鋼基體備用；
[0031]3)使用Gamary Reference 3000作為脈沖電源，以步驟2)中處理后的待保護(hù)鋼連接直流電源負(fù)極，以相同尺寸的純鎳片連接直流電源正極。將其浸沒于步驟I)制備的硫酸鋅鎳合金鍍液體系SI中，在平均電流密度80mA/cm2，峰值160mA/cm2下，脈沖頻率25Hz，攪拌速度200rpm下進(jìn)行脈沖沉積lOmin，得到多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層AEl;將其浸沒于步驟I)制備的硫酸鋅鎳合金鍍液體系SI中，在平均電流密度10mA/Cm2，峰值200mA/cm2下，脈沖頻率25Hz，攪拌速度600rpm進(jìn)行脈沖沉積lOmin，得到多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層AE2。將其浸沒于步驟I)制備的硫酸鋅鎳合金鍍液體系S2中，在平均電流密度10