一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层及其制备方法技术

本发明专利技术属于电化学镀层领域，具体涉及一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层及其制备方法。多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，由脉冲电流法，在酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系中电沉积得到具有表面多孔形貌锌镍合金镀层，孔径约为5～30微米。本发明专利技术中锌镍合金镀层中富含纯镍相，耐腐蚀性能良好，在海水环境中钢铁结构的保护等领域具有很好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学镀层领域，具体涉及一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层及其制备方法。
技术介绍
海水是一种盐度介于32～37‰，pH值在7.9～8.4之间的天然强电解质溶液，因此，海水环境中的的钢铁结构与周围介质发生电化学反应而受到严重腐蚀。电化学镀层是是一种海洋环境中常用的钢铁防护措施，其中锌与铁族金属形成的二元合金，即锌镍、锌铁、锌钴合金等，由于其美观致密而被广泛使用。在众多锌基镀层中，锌镍合金镀层与基底结合牢固，且具有镀液成分简单，毒性低，易于维护的优点。锌镍合金的耐蚀性能随着镀层含镍量增加，耐蚀性增高，据报道，含镍量较高的锌镍合金镀层耐蚀性可达到相同厚度锌镀层的5～6倍。同时该合金涂层具有良好的可焊和可加工性，几乎没有氢脆，并且与基体结合牢固。然而，在普通直流电源下制备的锌镍合金镀层含镍量低，多为富锌相锌镍合金镀层，当其应用于在海洋环境中时，仍旧不能为钢铁结构提供足够的防护，需要时常维护，带来巨大的资源浪费与经济损失。
技术实现思路
针对上述锌镍合金镀层在耐蚀性能方面的存在的问题，本专利技术目的在于提供一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案实施：一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，由脉冲电流法，在酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系中电沉积得到具有表面多孔形貌锌镍合金镀层，孔径约为5～30微米。使用的脉冲电流平均值为80～100mA/cm2，峰值为160～200mA/cm2；使用的脉冲电流脉冲频率为25～50Hz。所述酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系，其中成分及其质量分数为：35～40g/LZnSO4·7H2O、35～40g/LNiSO4和80～85g/LNaSO4；pH值为2.0～2.5；其中，ZnSO4·7H2O与NiSO4的质量比为1:1。一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层制备方法，由脉冲电流法，在酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系中向待保护基材表面电沉积多孔形貌锌镍合金镀层。具体，由脉冲电流法，以待保护钢作为脉冲电源负极，以纯镍片作为脉冲电源正极，将待保护钢与纯镍片体系浸没于硫酸盐锌镍合金镀液体系中搅拌条件下，通过脉冲沉积将锌镍合金镀层电沉积于待保护钢表面。所述沉积过程中镀液搅拌速度为200～800rpm。优选，沉积过程中镀液搅拌速度为200rpm。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过使用脉冲电流法，在最优电流密度与最优脉冲频率下制备了多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，使电沉积层具备了良好的耐蚀性，对于提高钢铁材料的耐海水腐蚀寿命具有重大应用意义；具体在于：(1)本专利技术中电沉积层表面具备多孔的形貌，孔径约为5～30微米，可用负载其它材料，增益性能；(2)本专利技术中由于脉冲沉积方法的应用，使电沉积层富含纯镍相，有效增大了镀层的自腐蚀电位，增强耐蚀性能；(3)本专利技术电沉积层可根据应用环境与基底服役寿命设电沉积层厚度与结构，保障结构使用寿命；(4)本专利技术中电沉积层平整致密，呈现深灰色表面，有助于提高基底的美观，可用于有特殊要求的钢结构；(5)本专利技术中电沉积层与基底结合牢固，相比于常规直流电沉积层，具备更优良的耐蚀性能；(6)本专利技术中电沉积层提供了一种对钢铁结构在海水环境中的强化的耐蚀防护方法。附图说明图1为本专利技术实施例提供的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层(a)与普通锌镍合金电沉积层(b)的光学照片。图2为本专利技术实施例提供的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层的100倍(a)与1000倍(b)扫描电镜照片。图3为本专利技术实施例提供的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层(a)与普通锌镍合金电沉积层(b)的X射线晶体衍射图谱；其中，1代表纯锌相特征晶体衍射峰；2代表锌镍合金相特征晶体衍射峰；3代表纯镍相特征晶体衍射峰。图4为本专利技术实施例提供的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层(a)与普通锌镍合金电沉积层(b)在3.5％NaCl溶液中电化学阻抗谱图。图5为本专利技术实施例提供的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层(a)与普通锌镍合金电沉积层(b)在3.5％NaCl溶液中极化曲线图。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术作进一步说明，有助于本领域的普通技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1：多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层制备方法1)制备酸性硫酸锌镍合金镀液体系，将35gZnSO4·7H2O、35gNiSO4和80gNaSO4溶于1L蒸馏水中，用1mol/LH2SO4调节pH值为2，备用为S1；将40gZnSO4·7H2O、40gNiSO4和85gNaSO4溶于1L蒸馏水中，用1mol/LH2SO4调节pH值为2.5，备用为S2。2)用SiC水相砂纸逐级打磨20#碳钢片工作表面至2000#，在无水乙醇中超声波清洗10min，以彻底去除钢片表面油污和杂质，作为待保护钢基体备用；3)使用GamaryReference3000作为脉冲电源，以步骤2)中处理后的待保护钢连接直流电源负极，以相同尺寸的纯镍片连接直流电源正极。将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌镍合金镀液体系S1中，在平均电流密度80mA/cm2，峰值160mA/cm2下，脉冲频率25Hz，搅拌速度200rpm下进行脉冲沉积10min，得到多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层AE1；将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌镍合金镀液体系S1中，在平均电流密度100mA/cm2，峰值200mA/cm2下，脉冲频率25Hz，搅拌速度600rpm进行脉冲沉积10min，得到多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层AE2。将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌镍合金镀液体系S2中，在平均电流密度100mA/cm2，峰值200mA/cm2下，脉冲频率50Hz，搅拌速度800rpm进行脉冲沉积10min，得到多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层AE3。4)使用DJS-292E型恒电位仪，调至恒电流模式下，以步骤2)中处理后的待保护钢连接直流电源负极，以相同尺寸的纯镍片连接直流电源正极。将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌镍合金镀液体系S1中，在电流密度80mA/cm2，搅拌速度200rpm下沉积10min，得到普通锌镍合金电沉积层AC1；将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌镍合金镀液体系S1中，在电流密度100mA/cm2，搅拌速度600rpm下沉积10min，得到普通锌镍合金电沉积层AC2。将其浸没于步骤1)制备的硫酸锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，其特征在于：由脉冲电流法，在酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系中电沉积得到具有表面多孔形貌锌镍合金镀层，孔径约为5～30微米。

【技术特征摘要】
1.一种多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，其特征在于：由脉冲电流
法，在酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系中电沉积得到具有表面多孔形貌锌镍
合金镀层，孔径约为5～30微米。
2.根据权利要求1中所述的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，其特
征在于：使用的脉冲电流平均值为80～100mA/cm2，峰值为160～200
mA/cm2；使用的脉冲电流脉冲频率为25～50Hz。
3.根据权利要求1所述的多孔耐蚀富镍相锌镍合金电沉积层，其特征
在于：所述酸性硫酸盐锌镍合金镀液体系，其中成分及其质量分数为：35～40
g/LZnSO4·7H2O、35～40g/LNiSO4和80～85g/LNaSO4；pH值为2.0～2.5；
其中，ZnSO4·7H2O与NiSO4的质量比为1:1。
4.一种权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟晓凡，段继周，孙丛涛，管方，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37