一種多孔耐蝕富鎳相鋅鎳合金電沉積層及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學鍍層領域，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】
[0002]海水是一種鹽度介于32?37%。，pH值在7.9?8.4之間的天然強電解質溶液，因此，海水環境中的的鋼鐵結構與周圍介質發生電化學反應而受到嚴重腐蝕。電化學鍍層是是一種海洋環境中常用的鋼鐵防護措施，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合牢固，且具有鍍液成分簡單，毒性低，易于維護的優點。鋅鎳合金的耐蝕性能隨著鍍層含鎳量增加，耐蝕性增高，據報道，含鎳量較高的鋅鎳合金鍍層耐蝕性可達到相同厚度鋅鍍層的5?6倍。同時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，當其應用于在海洋環境中時，仍舊不能為鋼鐵結構提供足夠的防護，需要時常維護，帶來巨大的資源浪費與經濟損失。
【發明內容】
[0005]針對上述鋅鎳合金鍍層在耐蝕性能方面的存在的問題，本發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]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案實施:
[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，其中成分及其質量分數為: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，以待保護鋼作為脈沖電源負極，以純鎳片作為脈沖電源正極，將待保護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鋼表面。
[0012]所述沉積過程中鍍液攪拌速度為200?800rpm。優選，沉積過程中鍍液攪拌速度為200rpmo
[0013]本發明的有益效果在于:
[0014]本發明通過使用脈沖電流法，在最優電流密度與最優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，對于提高鋼鐵材料的耐海水腐蝕壽命具有重大應用意義;具體在于:
[0015](I)本發明中電沉積層表面具備多孔的形貌，孔徑約為5?30微米，可用負載其它材料，增益性能；
[0016](2)本發明中由于脈沖沉積方法的應用，使電沉積層富含純鎳相，有效增大了鍍層的自腐蝕電位，增強耐蝕性能；
[0017](3)本發明電沉積層可根據應用環境與基底服役壽命設電沉積層厚度與結構，保障結構使用壽命；
[0018](4)本發明中電沉積層平整致密，呈現深灰色表面，有助于提高基底的美觀，可用于有特殊要求的鋼結構；
[0019](5)本發明中電沉積層與基底結合牢固，相比于常規直流電沉積層，具備更優良的耐蝕性能；
[0020](6)本發明中電沉積層提供了一種對鋼鐵結構在海水環境中的強化的耐蝕防護方法。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實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)的光學照片。
[0022]圖2為本發明實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為本發明實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為本發明實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溶液中電化學阻抗譜圖。
[0025]圖5為本發明實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。
【具體實施方式】
[0026]以下通過具體的實施例對本發明作進一步說明，有助于本領域的普通技術人員更全面的理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0027]實施例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調節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調節pH值為2.5，備用為S2。
[0030]2)用SiC水相砂紙逐級打磨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，作為待保護鋼基體備用；
[0031]3)使用Gamary Reference 3000作為脈沖電源，以步驟2)中處理后的待保護鋼連接直流電源負極，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