無(wú)機(jī)鹽對(duì)化學(xué)鍍鎳層耐蝕性的影響

李偉臣

（遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院化工油品室,遼寧沈陽(yáng) 110032）

無(wú)機(jī)鹽對(duì)化學(xué)鍍鎳層耐蝕性的影響

李偉臣

（遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院化工油品室,遼寧沈陽(yáng) 110032）

通過(guò)金相顯微鏡考察了鍍液中存在無(wú)機(jī)鹽碘化鉀（KI）時(shí)所得鋁合金表面化學(xué)鍍Ni-P層的表面形貌,采用交流阻抗研究了 KI對(duì)Ni-P層耐蝕性的影響。結(jié)果表明:KI減少了Ni-P層中表面缺陷的數(shù)量,細(xì)化了鍍層晶粒,鍍層更加平整、致密,表面質(zhì)量得到改善;另外,KI使鍍層在NaCl溶液中的電荷轉(zhuǎn)移電阻增大,提高了鍍層的耐蝕性。

鋁合金;化學(xué)鍍;碘化鉀;耐蝕性

0 前言

Ni-P合金鍍層具有良好的耐蝕性、耐磨性、可焊性和裝飾性等優(yōu)點(diǎn),其在海洋、石油化工、電子等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用,在鋁合金的表面處理中也得到了重視[1]。制備Ni-P化學(xué)鍍層的鍍液組成雖已較為成熟,但添加劑一直是研究熱點(diǎn)之一。基于此,本文以鋁合金為沉積基體,通過(guò)金相顯微鏡考察了無(wú)機(jī)添加劑碘化鉀（KI）對(duì)Ni-P化學(xué)鍍層表面質(zhì)量的影響,并通過(guò)交流阻抗進(jìn)一步比較了鍍液中有無(wú) KI時(shí)所得鍍層的耐蝕性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試樣

采用25 mm×12 mm×3 mm的鋁合金試樣進(jìn)行化學(xué)沉積。

1.2 工藝流程

1.3 工藝介紹

（1）浸鋅溶液組成為:ZnO 120 g/L,NaOH 500 g/L,KNaC4H4O615 g/L,FeCl31 g/L,室溫。溶液為懸濁液,使用時(shí)搖勻。第一次浸鋅時(shí)間為50 s,第二次浸鋅時(shí)間為20 s。第一次浸鋅后用（1+1）硝酸進(jìn)行退鋅處理。

（2）采用酸性化學(xué)鍍液制備Ni-P鍍層,其主要成分和工藝參數(shù)為:硫酸鎳 20 g/L,次磷酸鈉20 g/L,乙酸鈉 18 g/L,檸檬酸鈉 25 g/L,p H值5.0,（88±1）℃,1 h,將經(jīng)此鍍液獲得的鍍層記為Ni-P-1#;在該鍍液中加入 KI后獲得的鍍層記為Ni-P-2#。

1.4 鍍層耐蝕性測(cè)試

采用2273型電化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行耐蝕性測(cè)試。其中,工作電極為Ni-P鍍層,輔助電極為鉑片,參比電極為飽和甘汞電極,文中所有電位均相對(duì)于飽和甘汞電極電位（SCE）而言。將Ni-P-1#和 Ni-P-2#鍍層放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液中,在室溫下進(jìn)行交流阻抗測(cè)試,擾動(dòng)電位幅值為10 mV,測(cè)試頻率為100 kHz～10 MHz,采用 Z Simp Win 3.21對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

2 結(jié)果與討論

2.1 KI對(duì)鍍層形貌的影響

圖1為向Ni-P鍍液中添加10 mg/L的 KI并沉積1 h后所得鍍層的表面形貌。

圖1 兩種鍍層的SEM圖

由圖1可知:兩種鍍層均由胞狀物組成,但當(dāng)鍍液中添加了 KI以后,鍍層表面的胞狀物明顯變得細(xì)小,且大小更趨均勻一致,鍍層的光亮度也得到了提高。因此,KI可以改善Ni-P鍍層的表面質(zhì)量。

2.2 KI對(duì)鍍層耐蝕性的影響

為了考察鍍層的耐蝕性,采用交流阻抗法對(duì)鍍液中有無(wú) KI時(shí)所得鍍層的耐蝕性進(jìn)行了測(cè)試比較,圖2為兩種鍍層在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖。

圖2 兩種鍍層的電化學(xué)阻抗譜圖

由圖2可知:Ni-P-1#和Ni-P-2#鍍層在腐蝕介質(zhì)中都只有一個(gè)容抗弧,表明Ni-P化學(xué)鍍層腐蝕時(shí)只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)[2];但Ni-P-2#鍍層的容抗弧直徑比Ni-P-1#的更大一些,表明該鍍層的耐蝕性更好。

采用Z Simp Win 3.21對(duì)兩曲線進(jìn)行擬合,等效電路,如圖3所示。其中,Rs為溶液電阻;Q為常相位角元件,表示鍍層與腐蝕介質(zhì)間的雙電層電容;Rct表示電極反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻,其數(shù)值越大,電極反應(yīng)越難,鍍層的耐蝕性越好。

擬合結(jié)果表明:Ni-P-1#鍍層和Ni-P-2#鍍層的Rct值分別為 19 500Ω/cm2和 35 024Ω/cm2,表明KI增加了鍍層的電荷轉(zhuǎn)移電阻,提高了鍍層的耐蝕性。

圖3 等效電路

由以上分析結(jié)果可以看出:在Ni-P基礎(chǔ)鍍液中加入 KI以后,鍍層的耐蝕性得到了提高。這主要是因?yàn)榧尤?KI后,Ni-P鍍層晶粒平均尺寸減小且更趨均勻一致,表面漏鍍、氣孔等缺陷數(shù)量減少,鍍層表面質(zhì)量得到優(yōu)化,減少了腐蝕介質(zhì)滲入到基體的通道,降低了鍍層的腐蝕速率。

3 結(jié)論

在化學(xué)鍍Ni-P液中加入 KI后,所得鍍層更加細(xì)致、平整、致密,表面質(zhì)量得到改善,耐蝕性得到明顯提高。

[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