無機鹽對化學鍍鎳層耐蝕性的影響

李偉臣

（遼寧省產品質量監督檢驗院化工油品室,遼寧沈陽 110032）

無機鹽對化學鍍鎳層耐蝕性的影響

李偉臣

（遼寧省產品質量監督檢驗院化工油品室,遼寧沈陽 110032）

通過金相顯微鏡考察了鍍液中存在無機鹽碘化鉀（KI）時所得鋁合金表面化學鍍Ni-P層的表面形貌,采用交流阻抗研究了 KI對Ni-P層耐蝕性的影響。結果表明:KI減少了Ni-P層中表面缺陷的數量,細化了鍍層晶粒,鍍層更加平整、致密,表面質量得到改善;另外,KI使鍍層在NaCl溶液中的電荷轉移電阻增大,提高了鍍層的耐蝕性。

鋁合金;化學鍍;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點,其在海洋、石油化工、電子等諸多領域都得到了廣泛應用,在鋁合金的表面處理中也得到了重視[1]。制備Ni-P化學鍍層的鍍液組成雖已較為成熟,但添加劑一直是研究熱點之一。基于此,本文以鋁合金為沉積基體,通過金相顯微鏡考察了無機添加劑碘化鉀（KI）對Ni-P化學鍍層表面質量的影響,并通過交流阻抗進一步比較了鍍液中有無 KI時所得鍍層的耐蝕性能。

1 實驗

1.1 實驗試樣

采用25 mm×12 mm×3 mm的鋁合金試樣進行化學沉積。

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,使用時搖勻。第一次浸鋅時間為50 s,第二次浸鋅時間為20 s。第一次浸鋅后用（1+1）硝酸進行退鋅處理。

（2）采用酸性化學鍍液制備Ni-P鍍層,其主要成分和工藝參數為: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 鍍層耐蝕性測試

采用2273型電化學系統進行耐蝕性測試。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#鍍層放入質量分數為3.5%的NaCl溶液中,在室溫下進行交流阻抗測試,擾動電位幅值為10 mV,測試頻率為100 kHz～10 MHz,采用 Z Simp Win 3.21對測試數據進行擬合。

2 結果與討論

2.1 KI對鍍層形貌的影響

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,但當鍍液中添加了 KI以后,鍍層表面的胞狀物明顯變得細小,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鍍層的表面質量。

2.2 KI對鍍層耐蝕性的影響

為了考察鍍層的耐蝕性,采用交流阻抗法對鍍液中有無 KI時所得鍍層的耐蝕性進行了測試比較,圖2為兩種鍍層在質量分數為3.5%的NaCl溶液中的電化學阻抗譜圖。

圖2 兩種鍍層的電化學阻抗譜圖

由圖2可知:Ni-P-1#和Ni-P-2#鍍層在腐蝕介質中都只有一個容抗弧,表明Ni-P化學鍍層腐蝕時只有一個時間常數[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對兩曲線進行擬合,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間的雙電層電容;Rct表示電極反應的電荷轉移電阻,其數值越大,電極反應越難,鍍層的耐蝕性越好。

擬合結果表明: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移電阻,提高了鍍層的耐蝕性。

圖3 等效電路

由以上分析結果可以看出:在Ni-P基礎鍍液中加入 KI以后,鍍層的耐蝕性得到了提高。這主要是因為加入 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、氣孔等缺陷數量減少,鍍層表面質量得到優化,減少了腐蝕介質滲入到基體的通道,降低了鍍層的腐蝕速率。

3 結論

在化學鍍Ni-P液中加入 KI后,所得鍍層更加細致、平整、致密,表面質量得到改善,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