◆158 北京科技大学学报 第34卷 污染控制区”内，是以煤、油、电、铝、钢、铁和水泥 7H2010g·L-1,NaCl20g·L-1,H3B0340g·L-1, 等行业为主的综合性重工业城市.影响抚顺市降 C6H,Na0,2H2020gL-1,十二烷基硫酸钠0.06g· 水酸度的关键性化学组分是SO}、NO、Ca2+和 L.以上试剂均为分析纯，镀液使用去离子水配 NH,降水中S0与NO的比值约为5.3~7.9， 制，用浓H,S0,和氨水将镀液的pH值调节为3 说明抚顺市降水的污染以硫酸型污染为主2) (2)采用邯郸市大舜电镀设备有限公司SMC- 抚顺市降水酸度季节变化明显，春季和夏季基本 30S脉冲电源进行电镀.电镀参数：脉冲频率为 无酸雨，冬季和秋季存在不同程度的酸雨现象，王 1500Hz,正负换向比为100：2，占空比为50%，电镀 妍等研究表明抚顺的酸雨主要出现在10月和 温度为60℃，阴极电流密度为5A·dm-2,搅拌速度 12月.抚顺市降水污染受地区影响明显，其中望 为250rmin1,电镀30min. 花区大气中含有大量S0?和NO;,增加了降水的 (3)工艺流程：打磨→水洗→碱洗→水洗→酸 酸性，最小pH值可达4.77.抚顺市冬季取暖期 洗(8%HCl2min)→水洗→电镀→水洗→吹千.采 长，望花区作为重工业区，煤、油、电、铝、钢和铁企 用20号钢试样，尺寸为10mm×10mm×2mm,采用 业俱全，因供热和工业生产燃煤排放的大量的S02 IrTaSn-O/Ti阳极 是形成酸性降水的主要原因.在这样的地区，污染 1.2在20号钢表面制备NiP合金镀层 的降水对各种环境材料的使用性提出了更高的 (1)镀液配方：NS0,·7H,0180g·L-,次亚磷 要求. 酸钠20gL-1,乳酸30gL-,柠檬酸20gL-1,乙酸 镍基合金（如Ni-P、Ni-Cu、Ni-Fe和Ni-Fe一 钠15gL1,糖精1gL1.以上试剂均为分析纯，镀 C)是常用的耐蚀性、装饰性较好的镀层材料之一， 液pH值为2.5. 特别是Ni-P和Ni一Fe合金镀层，其光亮度与整平 (2)采用LPS202A双路数字直流稳压稳流电 性可以与任何光亮镍媲美，在室外被广泛应用于车 源电镀.电镀参数：温度55℃，电镀时间30min,搅 毂、摩托车保险杠、灯饰、牌匾和五金件等60.有 拌速度250rmin-1,电流密度5A·dm-2. 研究表明：Ni-Fe合金镀层在3.5%NaCl溶液中的 (3)工艺流程同制备Ni-Fe合金镀层. 腐蚀速率为0.024mm·a1,较在5%H2S0,溶液中 1.3雪水水质分析 的腐蚀速率小，即在3.5%NaCl溶液中有较好的耐 采用瑞士844UV/VIS型离子色谱对雪水中 蚀性；也有研究表明：一定铁含量的纳米晶Nife S0-和N0进行检测，采用UV1.1紫外一可见分 合金镀层在碱性溶液中耐蚀性能优于纯Ni镀层，并 光光度以纳氏试剂检测雪水中的NH含量，采用 对其耐蚀机理进行了分析2-)：刘建国等研究 WA2081原子吸收分光光度计检测雪水中的Ca2+含 认为在不同腐蚀介质中，Ni一Fe合金均具有良好的量，采用PB-lOpH计测试雪水的pH值. 耐蚀性.但是，这些实验室理想状态下的研究结果 1.4镀层结构与性能检测 对于镍基合金镀层在冬季降水污染较严重的东北老 采用Canon数码相机观察20号钢表面镀层宏 工业城市的应用，参考意义并不大 观形貌，采用Cambridge S360型扫描电镜观察镀层 目前，关于镍基合金镀层材料在城市降水中腐 形貌，采用TN550能谱仪测试镀层成分. 蚀行为的研究，还未见相关报道.本研究以自制的 采用传统的三电极体系在雪水溶液中作极化曲 Ni-Fe和Ni-P合金镀层及常用的构筑物用钢20号 线和电化学阻抗谱测试.实验选用美国2273电化 钢为研究对象，收集了污染较严重的东北老工业城 学工作站，工作电极分别为Ni一Fe、Ni一P合金镀层 市一抚顺市望花区12月份降雪量约为300mm的 试样和20号钢试样，参比电极为饱和甘汞电极 雪水为腐蚀介质，进行电化学阻抗谱和极化曲线测 (SCE),辅助电极为铂片.测试温度为室温，极化曲 试，对比研究20号钢表面镍基合金镀层在冬季雪水 线测试的扫描速度为0.5mV·s;阻抗谱测试交流 中的腐蚀行为，以期获得较好的结果，为镍基合金在 信号振幅为5mV,频率范围为10-2~10Hz,试样浸 北方老工业城市的合理应用提供有益参考 泡7d,每隔24h进行阻抗谱测试. 1实验方法 2结果与讨论 1.1在20号钢表面制备Ni-Fe合金镀层 2.1雪水成分 (1)镀液配方：NiS0,·7H,0200gL-,FeS0,· 经检测，本次研究所用雪水中含S0为13.46北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 污染控制区”内，是以煤、油、电、铝、钢、铁和水泥 等行业为主的综合性重工业城市． 影响抚顺市降 水酸度的关键性化学组分是 SO2 － 4 、NO － 3 、Ca2 + 和 NH + 4 ，降水中 SO2 － 4 与 NO － 3 的比值约为 5. 3 ～ 7. 9， 说明抚顺市降水的污染以硫酸型污染为主［2--3］． 抚顺市降水酸度季节变化明显，春季和夏季基本 无酸雨，冬季和秋季存在不同程度的酸雨现象，王 妍等［4］研究表明抚顺的酸雨主要出现在 10 月和 12 月． 抚顺市降水污染受地区影响明显，其中望 花区大气中含有大量 SO2 － 4 和 NO － 3 ，增加了降水的 酸性，最小 pH 值可达 4. 77 ［5］． 抚顺市冬季取暖期 长，望花区作为重工业区，煤、油、电、铝、钢和铁企 业俱全，因供热和工业生产燃煤排放的大量的 SO2 是形成酸性降水的主要原因． 在这样的地区，污染 的降水对各种环境材料的使用性提出了更高的 要求． 镍基合金( 如 Ni--P、Ni--Cu、Ni--Fe 和 Ni--Fe-- Cr) 是常用的耐蚀性、装饰性较好的镀层材料之一， 特别是 Ni--P 和 Ni--Fe 合金镀层，其光亮度与整平 性可以与任何光亮镍媲美，在室外被广泛应用于车 毂、摩托车保险杠、灯饰、牌匾和五金件等［6--10］． 有 研究表明: Ni--Fe 合金镀层在 3. 5% NaCl 溶液中的 腐蚀速率为 0. 024 mm·a － 1 ，较在 5% H2 SO4 溶液中 的腐蚀速率小，即在 3. 5% NaCl 溶液中有较好的耐 蚀性［11］; 也有研究表明: 一定铁含量的纳米晶Ni--Fe 合金镀层在碱性溶液中耐蚀性能优于纯 Ni 镀层，并 对其耐蚀机理进行了分析［12--13］; 刘建国等［14］研究 认为在不同腐蚀介质中，Ni--Fe 合金均具有良好的 耐蚀性． 但是，这些实验室理想状态下的研究结果 对于镍基合金镀层在冬季降水污染较严重的东北老 工业城市的应用，参考意义并不大． 目前，关于镍基合金镀层材料在城市降水中腐 蚀行为的研究，还未见相关报道． 本研究以自制的 Ni--Fe 和 Ni--P 合金镀层及常用的构筑物用钢 20 号 钢为研究对象，收集了污染较严重的东北老工业城 市———抚顺市望花区 12 月份降雪量约为 300 mm 的 雪水为腐蚀介质，进行电化学阻抗谱和极化曲线测 试，对比研究 20 号钢表面镍基合金镀层在冬季雪水 中的腐蚀行为，以期获得较好的结果，为镍基合金在 北方老工业城市的合理应用提供有益参考． 1 实验方法 1. 1 在 20 号钢表面制备 Ni--Fe 合金镀层 ( 1) 镀液配方: NiSO4 ·7H2O 200 g·L － 1 ，FeSO4 · 7H2O 10 g·L － 1 ，NaCl 20 g·L － 1 ，H3BO3 40 g·L － 1 ， C6H5Na3O7 ·2H2O 20 g·L － 1 ，十二烷基硫酸钠0. 06 g· L － 1 ． 以上试剂均为分析纯，镀液使用去离子水配 制，用浓 H2 SO4 和氨水将镀液的 pH 值调节为 3． ( 2) 采用邯郸市大舜电镀设备有限公司SMC-- 30S 脉冲电源进行电镀． 电镀参数: 脉冲频率为 1 500 Hz，正负换向比为 100∶ 2，占空比为 50% ，电镀 温度为 60 ℃，阴极电流密度为 5 A·dm － 2 ，搅拌速度 为 250 r·min － 1 ，电镀 30 min． ( 3) 工艺流程: 打磨→水洗→碱洗→水洗→酸 洗( 8% HCl 2 min) →水洗→电镀→水洗→吹干． 采 用 20 号钢试样，尺寸为 10 mm × 10 mm × 2 mm，采用 IrTaSn--O/Ti 阳极． 1. 2 在 20 号钢表面制备 Ni--P 合金镀层 ( 1) 镀液配方: NiSO4 ·7H2O 180 g·L － 1 ，次亚磷 酸钠 20 g·L － 1 ，乳酸 30 g·L － 1 ，柠檬酸 20 g·L － 1 ，乙酸 钠 15 g·L － 1 ，糖精 1 g·L － 1 ． 以上试剂均为分析纯，镀 液 pH 值为 2. 5． ( 2) 采用 LPS202A 双路数字直流稳压稳流电 源电镀． 电镀参数: 温度 55 ℃，电镀时间 30 min，搅 拌速度 250 r·min － 1 ，电流密度 5 A·dm － 2 ． ( 3) 工艺流程同制备 Ni--Fe 合金镀层． 1. 3 雪水水质分析 采用瑞士 844 UV/VIS 型离子色谱对雪水中 SO2 － 4 和 NO － 3 进行检测，采用 UV1. 1 紫外--可见分 光光度以纳氏试剂检测雪水中的 NH + 4 含量，采用 WA2081 原子吸收分光光度计检测雪水中的 Ca 2 + 含 量，采用 PB--10pH 计测试雪水的 pH 值． 1. 4 镀层结构与性能检测 采用 Canon 数码相机观察 20 号钢表面镀层宏 观形貌，采用 Cambridge S360 型扫描电镜观察镀层 形貌，采用 TN550 能谱仪测试镀层成分． 采用传统的三电极体系在雪水溶液中作极化曲 线和电化学阻抗谱测试． 实验选用美国 2273 电化 学工作站，工作电极分别为 Ni--Fe、Ni--P 合金镀层 试样和 20 号钢试样，参比电极为饱和甘汞电极 ( SCE) ，辅助电极为铂片． 测试温度为室温，极化曲 线测试的扫描速度为 0. 5 mV·s － 1 ; 阻抗谱测试交流 信号振幅为 5 mV，频率范围为 10 － 2 ～ 105 Hz，试样浸 泡 7 d，每隔 24 h 进行阻抗谱测试． 2 结果与讨论 2. 1 雪水成分 经检测，本次研究所用雪水中含 SO2 － 4 为 13. 46 ·158·