·1058· 工程科学学报，第39卷，第7期 的致钝电位最高.在pH值为11的环境中补充了大量 AL,0,.pH值为3和7环境中，由于Cu,0保护膜不 OHˉ，加速了反应(b)和(c)生成保护膜的过程，因此 能及时生成，溶液中的Cu·被进一步氧化成Cu·生成 pH值为11的环境中镍铝青铜基体和涂层的致钝电位 了CuCL2.镍铝青铜基体中的Fe在pH值为l1环境中 大幅度降低，耐腐蚀性能最好 被氧化生成了Fe3+,镍铝青铜涂层由于有孔隙的存在 表2镍铝青铜基体与涂层电化学性能参数 加大了与腐蚀介质的接触面积，F也发生了轻微的氧 Table 2 Electrochemical corrosion parameters of NAB substrate and 化反应 coating 2.3涂层腐蚀磨损行为 位置 pH值 Econ/mV leor/mA E1/mV 图7为镍铝青铜基体与涂层在不同pH值环境中 3 -504 4.21×10-5 24.7 的摩擦系数曲线.如图可知，pH值为I1的环境中基 基体 7 -272 5.11×10-6 16.3 体与涂层呈现出摩擦系数大幅增加的趋势：H值为7 11 -370 1.89×10-5 -306 的环境中基体与涂层的摩擦系数较快地达到了平稳状 3 -369 3.58×10-6 22.2 态，摩擦过程中波动较小：pH值为3的环境中基体摩 涂层 -302 2.73×10-5 21.8 擦系数稳步增加，后期摩擦系数在小范围内波动，涂层 11 -359 9.49×10-6 的摩擦系数较为平稳，摩擦副遇到了硬质颗粒，造成摩 -311 擦系数在短时间内突变.表3为镍铝青铜基体与涂层 图6为电化学腐蚀后基体与涂层X射线衍射物 的平均摩擦系数，在不同pH值环境中基体的摩擦系 相分析结果.X射线扫描范围25°~100°，扫描速度8° 数均高于涂层，这说明涂层的摩擦性能较基体有所提 ·minl.如图可知，电化学过程中镍铝青铜合金a相 升，这是因为在冷喷涂的过程中发生冷加工硬化，造成 和B相均发生了反应(b)和(c),生成了Cu,0和 涂层的耐磨性能提高， (a) 1-Cu2-Al,03-Fe,0 1-Cu2-A,033-Fe,03 4-Cu,0 5-CuCl 4Cu,0 pH值为3的环境中 4 pH值为3的环境中 pH值为7的环境中 pH值为7的环境中 4 pH值为11的环境中 pH值为11的环境中 60 80 100 60 0 100 20M) 20/9) 图6镍铝青铜基体与涂层电化学腐蚀后X射线衍射图谱.()镍铝青铜基体电化学腐蚀后X射线衍射图谱：(b)镍铝青铜涂层电化学腐 蚀后X射线衍射图谱 Fig.6 XRD pattems of NAB substrate after electrochemical corrosion:(a)XRD patterns of NAB substrate after electrochemical corrosion:(b)XRD patterns of NAB substrate after electrochemical corrosion 表3镍铝青铜基体与涂层摩擦系数 层中的孔隙会收容磨屑，减少磨屑造成的三体摩擦 Table 3 Friction coefficients of NAB substrate and coating 涂层表面有不同深度的犁削沟槽，但未发现有基体摩 位置 pH值为11 pH值为7 pH值为3 擦中的片层状剥落现象，这说明涂层的耐磨性能有所 基体 0.317 0.226 0.153 提高。 涂层 0.137 0.158 0.101 图9所示为H值为3环境中基体与涂层典型磨 痕形貌.如图9(a)可知，基体在酸性环境发生了选相 图8为pH值为7环境中基体与涂层的典型磨痕 腐蚀，磨痕上发生了表面疲劳磨损，但是由疲劳磨损产 形貌.如图8(a)所示，基体上的磨屑呈片层状，这说 生的裂纹主要分布在深色A区域.经能谱分析各相成 明基体在摩擦过程中发生了黏着磨损，黏着结合强度 分如图10所示，A区域中Cu的质量分数仅为44.8%， 大于基体的抗剪强度，造成基体发生片层状剥落.在 A1的质量分数升高到11.69%，深色区域主要是α相 图8(6)中，涂层未发现磨屑分布在表面，电镜放大到 中Cu的腐蚀产物，浅色区域B中A1的质量分数降至 9000倍下观察可见磨屑大量集中在孔隙中，这说明涂 1.46%,这说明基体在酸性环境中疲劳裂纹会在α相工程科学学报，第 39 卷，第 7 期 的致钝电位最高． 在 pH 值为 11 的环境中补充了大量 OH － ，加速了反应( b) 和( c) 生成保护膜的过程，因此 pH 值为 11 的环境中镍铝青铜基体和涂层的致钝电位 大幅度降低，耐腐蚀性能最好． 表 2 镍铝青铜基体与涂层电化学性能参数 Table 2 Electrochemical corrosion parameters of NAB substrate and coating 位置 pH 值 Ecorr /mV Icorr /mA Eb /mV 3 － 504 4. 21 × 10 － 5 24. 7 基体 7 － 272 5. 11 × 10 － 6 16. 3 11 － 370 1. 89 × 10 － 5 － 306 3 － 369 3. 58 × 10 － 6 22. 2 涂层 7 － 302 2. 73 × 10 － 5 21. 8 11 － 359 9. 49 × 10 － 6 － 311 图 6 为电化学腐蚀后基体与涂层 X 射线衍射物 相分析结果． X 射线扫描范围 25° ～ 100°，扫描速度 8° ·min － 1 ． 如图可知，电化学过程中镍铝青铜合金 α 相 和 β 相 均 发 生 了 反 应 ( b) 和 ( c ) ，生成 了 Cu2 O 和 Al2O3 ［15］． pH 值为 3 和 7 环境中，由于 Cu2O 保护膜不 能及时生成，溶液中的 Cu + 被进一步氧化成 Cu2 + 生成 了 CuCl2 ． 镍铝青铜基体中的 Fe 在 pH 值为 11 环境中 被氧化生成了 Fe3 + ，镍铝青铜涂层由于有孔隙的存在 加大了与腐蚀介质的接触面积，Fe 也发生了轻微的氧 化反应［16］． 2. 3 涂层腐蚀磨损行为 图 7 为镍铝青铜基体与涂层在不同 pH 值环境中 的摩擦系数曲线． 如图可知，pH 值为 11 的环境中基 体与涂层呈现出摩擦系数大幅增加的趋势; pH 值为 7 的环境中基体与涂层的摩擦系数较快地达到了平稳状 态，摩擦过程中波动较小; pH 值为 3 的环境中基体摩 擦系数稳步增加，后期摩擦系数在小范围内波动，涂层 的摩擦系数较为平稳，摩擦副遇到了硬质颗粒，造成摩 擦系数在短时间内突变． 表 3 为镍铝青铜基体与涂层 的平均摩擦系数，在不同 pH 值环境中基体的摩擦系 数均高于涂层，这说明涂层的摩擦性能较基体有所提 升，这是因为在冷喷涂的过程中发生冷加工硬化，造成 涂层的耐磨性能提高． 图 6 镍铝青铜基体与涂层电化学腐蚀后 X 射线衍射图谱 . ( a) 镍铝青铜基体电化学腐蚀后 X 射线衍射图谱; ( b) 镍铝青铜涂层电化学腐 蚀后 X 射线衍射图谱 Fig． 6 XＲD patterns of NAB substrate after electrochemical corrosion: ( a) XＲD patterns of NAB substrate after electrochemical corrosion; ( b) XＲD patterns of NAB substrate after electrochemical corrosion 表 3 镍铝青铜基体与涂层摩擦系数 Table 3 Friction coefficients of NAB substrate and coating 位置 pH 值为 11 pH 值为 7 pH 值为 3 基体 0. 317 0. 226 0. 153 涂层 0. 137 0. 158 0. 101 图 8 为 pH 值为 7 环境中基体与涂层的典型磨痕 形貌． 如图 8( a) 所示，基体上的磨屑呈片层状，这说 明基体在摩擦过程中发生了黏着磨损，黏着结合强度 大于基体的抗剪强度，造成基体发生片层状剥落． 在 图 8( b) 中，涂层未发现磨屑分布在表面，电镜放大到 9000 倍下观察可见磨屑大量集中在孔隙中，这说明涂 层中的孔隙会收容磨屑，减少磨屑造成的三体摩擦． 涂层表面有不同深度的犁削沟槽，但未发现有基体摩 擦中的片层状剥落现象，这说明涂层的耐磨性能有所 提高． 图 9 所示为 pH 值为 3 环境中基体与涂层典型磨 痕形貌． 如图 9( a) 可知，基体在酸性环境发生了选相 腐蚀，磨痕上发生了表面疲劳磨损，但是由疲劳磨损产 生的裂纹主要分布在深色 A 区域． 经能谱分析各相成 分如图 10 所示，A 区域中 Cu 的质量分数仅为 44. 8% ， Al 的质量分数升高到 11. 69% ，深色区域主要是 α 相 中 Cu 的腐蚀产物，浅色区域 B 中 Al 的质量分数降至 1. 46% ，这说明基体在酸性环境中疲劳裂纹会在 α 相 · 8501 ·