NiP合金镀层表面形貌及组织性能的影响

Internal Combustion Engine&Parts0引言气缸套是内燃机中重要的零部件，常常处于高温、高腐蚀、高冲击负荷及摩擦环往复摩擦的恶劣环境中，很容易在工作中磨损或穴蚀失效，导致内燃机故障或者报废[1，2]。

为提高材料的耐磨性及耐蚀性，化学镀镍技术因镀层具有优异的性能，如高硬度、高耐磨性、较好的耐蚀性，以及操作便捷，质量可靠，在加工生产过程中没有产生毒害物质，在各工业领域得到广泛的应用[3，4]。

化学镀镍层在钢铁材料上已得到了广泛应用，但是在铸铁材料上的应用却鲜有报道。

本文将化学镀镍工艺应用到贝氏体基体灰铸铁气缸套材质表面，并对其表面Ni-P涂覆层的组织性能及结构形貌进行分析。

1实验材料及方法本次试验采用化学镀镍工艺在灰铸铁（贝氏体基体）上制备镍磷合金非晶镀层，选择灰铸铁作为基体材料，其主要化学成分（wt%）为2.93C、0.036S、2025Si、0.061P、0.481Mn0.052Cr、0.003B、0.347Cu、1.261Ni、0.863Mo。

将试样表面分别在280#、400#、600#、800#、1000#、2000#的水砂纸上按顺序打磨，确保试样表面光洁无划痕，并将试样放入除油液和酸活化溶液中分别进行除油和活化。

镀液pH值范围为4.7~5.2，镀液温度控制在88±2℃。

在此温度下恒温，将镀件放入镀液中，施镀30min，60min，90min，120min，150min后分别取出，施镀过程中需要轻微搅拌镀液，使温度和镀液分布均匀。

接着将镀后工件放入室温水中清洗2min后，再用热纯水清洗1min，取出镀件风干，然后用磁性测厚仪检测镀层厚度。

选取镀层厚度适宜的试样分别进行八组不同的热处理实验，每组两个，热处理工艺如表1。

实验时，当炉温恒定在200℃，用酒精溶液把试样擦洗干净，放入电阻炉中保温1h后取出，在空气中冷却，冷到室温。

其他几组试样设定好温度后重复以上步骤。

化学镀Ni一Sn一P合金镀层的结构和性能1.X射线衍射分析对Ni一P二元合金镀层和Ni一Sn一P三元合金镀层进行X射线衍射分析，得到的图谱见图2一41。

根据图中的结果，可以看到Ni一P二元合金镀层呈现出典型的非晶态结构。

而Ni一Sn一P三元合金镀层，含磷量为11.8%时，呈现出非晶态结构；含磷量为5.8%时，则呈现相应于N(111)面的较尖锐的衍射峰，说明这种镀层呈晶态结构。

从图中还可以看出，合金镀层含锡量对镀层结构影响较小。

由此可以推测，Ni 一Sn一P合金镀层的结晶结构类型主要取决于镀层中的含磷量。

2.热分析实验中是连续升温的,镀层在升温过程中逐渐晶化。

图2-42 为Ni-Sn-P合金镀层的变温差热分析曲线。

由图看出在390℃左右，合金镀层有一个非晶向晶体转化的放热峰，说明Ni-Sn-P合金镀层在低于390℃时为非晶态合金镀层。

作InTa2/φ=∆E/RTa+C的关系曲线（图2-43），根据斜率，可以由上式计算出晶化激活能为233kJ/mol。

在350~390℃之间，晶化的孕育期较长，因此有更多的结晶核心，晶化之后镀层晶粒更细密，而对镀层的强度、硬度和韧性等一系列性能更为有利。

3.孔隙率用贴滤纸腐蚀法对不同厚度的合金镀层的孔隙率进行测试，结果见表2一9。

由表可见，对组分含量相同的镀层，镀层厚度越厚，则孔隙率越小。

而对厚度相同，各组分含量不同的合金镀层，含锡量对镀层的孔隙率影响较大，含锡量增加，孔隙率减少，特别对1um和3um厚的镀层，影响更为明显，这主要是由于锡参与了Ni一Sn一P共沉积，使得镀层的缺陷减少，换言之，使镀层的致密性增加。

同时也可以看出，表中各种Ni一Sn一P合金镀层孔隙率均小于Ni一P合金镀层，表明前者的致密性优于后者4.耐蚀性不同组成的Ni-Sn-P合金镀层浸泡在10%H2SO4溶液和40%Na0H溶液中的腐蚀失重结果分别如图2一44和图2一45所示。

为了便于比较，同时分别对电解镍板（含镍99.9%）和Ni一P合金层做了相同的测试。

Sn 含量对 Ni-Sn-P 镀层组织及耐蚀性的影响∗王琳琳;范洪远;王均;闫静;谷坛;吴华【摘要】以硫酸镍及四氯化锡为主盐，以次磷酸钠为还原剂，运用化学镀技术在碳钢 L245上沉积 Ni-Sn-P镀层.根据 Sn 含量不同，将试样分为6组.采用能谱分析仪及扫描电镜检测镀层特定元素的含量及表面结构形态；根据极化曲线及交流阻抗谱分析镀层耐蚀性.结果表明，化学沉积中 Sn 元素的加入明显降低镀层的孔隙率，提高镀层的耐蚀性；Sn 含量在7．05％(质量分数)的镀层的孔隙率最低，耐蚀性最好.%Electroless Ni-Sn-P coatings were deposited on mild steel L245 substrates in an alkaline-citrate-based bath where nickel sulphate and stannic chloride were used as metal ion sources and sodium hypophosphite was used as a reducing agent.Six groups of coatings were prepared based on the content of stannum.The element concentration and surface morphology of the coatings were examined by energy dispersive spectrometer (EDS) and scanning electron microscopy (SEM).The corrosion resistance were examined by polarization curve and AC impedance spectroscopy.Results indicated that stannum can reduce the porosity of coating and improve the cor-rosion resistance.The coating with stannum 7.05wt% had the minimum porosity and the highest corrosion re-sistance.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】5页(P19089-19092,19097)【关键词】化学镀;Ni-Sn-P 镀层;低碳钢 L245;耐蚀性【作者】王琳琳;范洪远;王均;闫静;谷坛;吴华【作者单位】四川大学制造科学与工程学院，成都 610065;四川大学制造科学与工程学院，成都 610065;四川大学制造科学与工程学院，成都 610065;中国石油西南油气田分公司天燃气研究院，成都 610213;中国石油西南油气田分公司天燃气研究院，成都 610213;中国石油西南油气田分公司天燃气研究院，成都610213【正文语种】中文【中图分类】TG1781 引言采用CSPI工艺生产的L245钢板是GB／T9711.1－1997标准中规定的标准钢种，是一种低碳低合金钢。

Ni-P合金化学镀层的组织结构及性能
赵忠俭;陈立范;邵桂春;李德高
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】1999(21)5
【摘要】利用X-射线衍射及扫描电子显微分析等技术对Ni-P合金镀层的组织结构进行了研究．结果表明，含P量为12％的Ni-P合金镀层在镀态下呈非晶态结构，经300℃以上温度时效处理后，则成为由Ni基固溶体和Ni3P两相组成的晶态结构．镀层性能测试结果表明，镀层的硬度、耐磨性及耐蚀性与时效处理温度密切相关：经400℃时效处理后镀层硬度最高，随时效温度的升高耐磨性能提高，而在HCl介质中的耐蚀性则基本呈降低趋势．
【总页数】4页(P393-396)
【关键词】化学镀;镍磷合金;组织结构;镀层;耐磨性能
【作者】赵忠俭;陈立范;邵桂春;李德高
【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院;沈阳工业学院专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.2
【相关文献】
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4.钛合金Ni-P化学镀层中磷含量对镀层形貌、组构及耐磨性能的影响 [J], 林翠;赵立才;赵海芳;吴群英
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化学镀Ni一W一P合金镀层的性能通常，Ni一W一P非晶态合金层具有均匀的结构，不存在偏析、夹杂物和第二相、原子间呈现短程有序结构，没有晶界、位错和层错以及与晶态有关的其它缺陷，具有较好的化学和电化学均匀性，缺少造成腐蚀的成核中心，因此，其耐蚀性高。

Ni一W一P非晶态合金层在空气及腐蚀介质中极易形成钝化膜。

这种镀层不论在酸性还是在碱性介质中都有钝化现象，使镀层迅速形成均匀而细密的钝化膜，这是该镀层具有高耐蚀性的因素之一。

当钝化膜遭到局部破坏时，有快速修复的能力。

镀层形成钝化膜之前，有活化溶解过程，这种快速活化溶解对钝化元素的溶解过程起到了堡垒作用，造成了表面钝化元素的富集，形成了良好的保护性能的钝化膜，提高了镀层的耐蚀性。

在非晶态镀层表面形成钝化膜与晶态表面形成的钝化膜没有严格的本质不同，差别在于非晶态镀层表面形成的钝化膜是均匀的，这种均匀的钝化膜使得非晶镀层比晶态镀层有更高的耐蚀性。

(1)在HNO3介质中的耐蚀性Ni一W一P三元合金镀层的组织结构特征导致了镀层的致密性，降低镀层的孔隙率，提高了耐蚀性，表2一4是对不同厚度的二元Ni一P和三元Ni一W一P镀层分别进行孔隙率测定和浓HNO3快速腐蚀试验，从表中可以看出，三元Ni一W一P镀层比二元Ni一P镀层更致密，且有更好的耐蚀性。

表2-4 Ni-P及Ni-W-P镀层的孔隙率和耐蚀性在化学镀Ni一W一P合金中，钨含量对镀层的孔隙率影响较大，随钨含量的增加，孔隙率减少。

化学镀Ni一P二元合金层的孔隙率明显高于任何一种Ni一W一P三元合金层，即Ni一W一P合金层的致密性优于Ni一P合金层，这是Ni一W一P合金镀层耐蚀性高的原因。

(2)在HC1介质中的耐蚀性表2一5给出了不同W含量的Ni一W一P合金镀层在5%(重量)及10%（重量）HCl介质中的腐蚀失重结果，并与Ni一P合金镀层及1Cr18Ni9做了对比。

测定结果表明，Ni一W一P合金镀层在HCl介质中有腐蚀发生，且随着镀层中W含量的降低，腐蚀速度增大，但与1Cr18Ni9相比，其耐蚀性要好得多。