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化學鍍鎳技術能廣為應用的原因之一是鍍層具有優(yōu)越的耐蝕性能,它是陰極性鍍層,所以鍍層厚度及完整性是保護基材效果好壞的關鍵,否則反而加快基材的腐蝕,這點必須充分予以重視。
Ni-P鍍層耐蝕性能與磷量密切相關,高磷鍍層耐蝕性能優(yōu)越源于它的非晶態(tài)結構。非晶態(tài)與晶態(tài)的本質區(qū)別在它們的原子排列是否周期性,由于固體化學鍵的作用從短程看二者都是有序的,非晶的特性是不存在長程有序,無平移周期性。這種原子排列的長程無序,使非常均勻的Ni-P固溶體組織中不存在晶界、位錯、孿晶或其他缺陷。另外,非晶態(tài)鍍層表面鈍化膜性質也因為基體的特征,其組織也是高度均勻的非晶結構,無位錯、層錯等缺陷,韌性也好,不容易發(fā)生機械損傷。與晶態(tài)合金對比,非晶態(tài)合金鈍化膜形成速度快,破損后能立即修復而具有良好的保護性。
研究發(fā)現(xiàn)Ni-P合金在酸性介質中形成的鈍化膜是磷化物膜,其保護能力比純鎳鈍化膜強。例如,Ni-P合金在稀鹽酸中腐蝕,磷量低是磷促進鎳的活性溶解。小于8%P的鍍層表面有黑灰色的腐蝕產物,用俄歇電子譜儀測定表面一定深度處發(fā)現(xiàn)Ni、P及O三種元素,光電子能譜儀進一步證實它是鎳的磷酸鹽膜。但大于8%P的高磷鍍層腐蝕后表面呈灰白色,一般尚能保持光潔,俄歇電子譜儀觀測到約10?深處有Ni、O,是氧化鎳層,依次在20?處是Ni、P及O共存,是磷酸鹽層,內層則為富P的Ni、P層,P量約占20(重量)%,大體對應Ni2P。
含P≥8%的非晶態(tài)Ni-P鍍層在HCl、FeCl3等介質中腐蝕后X射線從產物中檢查出Ni2P。光電子能譜定量分析發(fā)現(xiàn)腐蝕前Ni/P=3.4,腐蝕后Ni/P=1.2,即有磷在表面富集現(xiàn)象。腐蝕過程的熱效應也會使亞穩(wěn)的非晶態(tài)結構晶化,形成Ni2P或NixPy。Ni-8%P鍍層在H2SO4中腐蝕后光電子能譜除了發(fā)現(xiàn)NixPy峰外,還發(fā)現(xiàn)PO43-。
非晶態(tài)Ni-P層表面形成的磷化物膜阻擋了腐蝕繼續(xù)進行而提高了它的耐蝕性,但這層磷化物膜易被氧化性酸如HNO3溶解,所以Ni-P層不耐氧化性介質的腐蝕。從以上討論不難理解鍍層中磷量分布不均除了形成微電池加速腐蝕外,對磷化物鈍化膜的均勻性也會產生影響,以至減小膜的保護性。
化學鍍鎳的抗變色能力遠優(yōu)于電沉積的金屬層。高磷不含硫和重金屬的鍍層能在空氣中色澤保持長期不變。Ni-B鍍層的抗變色能力較差,可用CrO3后處理加以改善??棺兩芰σ簿褪悄臀g性的反映,因此HNO3試驗能迅速做出判斷,如用1∶1HNO3浸泡,小于20s出現(xiàn)黑色膜則表明該鍍層的抗變色能力不佳,但不能對耐蝕性作出描述。