第5期 孙冬来等：织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响 623 有(200)织构的镀层阳极区在较小电流密度时最先 具有(220)织构的纯镍镀层自腐蚀电流密度值最 出现折回的钝化趋势，表明其表面活性最大，最易 大，T℃(220)=0.609时，其自腐蚀电流密度值为0.50 与02-反应成膜；(220)织构的镀层阳极区在较大uAcm-2;当TC220)=0.939时，其自腐蚀电流密度 电流密度值处最后出现折回的钝化趋势，表明其表值升高至1.23uA℃m-2.可见，具有(200)织构的纯 面活性最小，不易与O2-反应成膜.这与电化学 镍镀层耐蚀性能最佳；具有(220)织构的纯镍镀层 阻抗谱表述相一致.通常认为，腐蚀液中的C半 耐蚀性能最差，其自腐蚀电流密度数值为(200)织 径小，穿透能力强，在镀层表面的竞争吸附中占据 构纯镍镀层的8.2倍：具有(111)织构的纯镍镀层 绝对优势2，因此使钝化膜在生成的同时便被击 的耐蚀性居中 破，导致纯镍镀层的维钝电流在钝化区间内随电位 2.4镀层表面形貌 升高而不断增大 图6为扫描电镜观察获得的各脉冲镀纯镍镀层 的表面微观形貌.所有镀层表面均匀分布有大量胞 0.1 5# 4# 状物，表面较为致密，区别在于胞状物形状及尺寸 0.0 3# 2# 具有显著差别.其中，具有(220)织构的1#和2#样 0.1 1# 品的胞状物呈现为圆形或近似圆形，胞状物平均尺 > -0.2 寸约为1.3和1.4m,较为细小：具有(200)织构的 -0.3 4#和5#样品表面均匀分布多边形岛状物，颗粒尺 -0.4 寸约为4.1和5.0m,尺寸较大；具有(111)织构 -8.5-8.0-7.5-7.0-6.5-6.0-5.5-5.0-4.5 的3#样品的胞状物表现为均匀的多边形，平均尺 1g(I/(A.cm2)) 寸约3.0m,界于(220)和(200)织构之间. 图4具有不同织构的脉冲镀纯镍在3.5%NaCl溶液中实测 织构是垂直于沉积层基体表面生长或形成的 的动电位极化曲线 现象，沉积层沿某晶面具有织构，表明该晶面出现 Fig.4 Potentiodynamic polarization curves of pulse 在沉积层表面的概率很高13-14，一般认为，腐蚀 electrodeposited Ni coatings with different textures in 3.5% 发生在晶界及位错露头处1.当晶粒尺寸为纳米 NaCl solution 级时，晶粒中可存在的位错极少6，而晶界面积 1.4r 大，故对于纳米晶纯镍镀层的腐蚀主要发生在晶界 1.2TC1m=0.939 处.如图6由(200)择优形成的晶界面积最小，故耐 蚀性能最佳，此结果佐证了Tang等17关于具有 1.0 (200)织构Ni涂层为最优耐蚀性能的结论.由(220) 择优形成的晶界面积最大，故耐蚀性能最差，这与 T℃2am=0.609 电化学测试结果相一致. 0.4 TC11=0.703 TC201=0.622 0.2 3结论 0.0 TC2m=0.953 (1)利用脉冲电镀方法，通过控制参数，可制得 1# 2# 3# 4# 5# 试样编号 分别具有(111)、(200)或(220)择优取向的纳米晶 图5具有不同织构的脉冲镀纯镍自腐蚀电流密度Ior值 纯镍镀层，其平均晶粒尺寸为45~85nm. Fig.5 Corrosion current density Icorr of pulse- (2)在3.5%NaC1溶液中，具有(220)织构的纯 镍镀层耐蚀性能最差，具有(200)织构的纯镍镀层 electrodeposited Ni coatings with different textures 耐蚀性能最佳，具有(111)织构的纯镍镀层的耐蚀 采用power suit软件拟合获得各纯镍镀层的自 性居中.具有(200)强织构的纯镍镀层电荷转移电 腐蚀电流密度值如图5所示.具有(200)织构的纯 阻R最大，约为27.32k2-cm2,自腐蚀电流密度最 镍镀层自腐蚀电流密度值最小，当TC(20)=0.953 小，约为0.15μAcm-2；具有(220)强织构的纯镍 时，为0.15uAcm-2;当TC(200)降低为0.622 镀层R最小，约为2.09k2-cm2,自腐蚀电流密度 时，其自腐蚀电流密度值升高至0.20μAcm2. 最大，约为1.23uAcm2.镀层织构引起的表面胞 具有(111)织构的纯镍镀层自腐蚀电流密度值居 状物形貌差别是造成脉冲镀纯镍镀层耐蚀性能不同 中，当TC111)=0.703时，约为0.30μAcm-2. 的直接原因第 期 孙冬来等 织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响 有 织构的镀层阳极区在较小电流密度时最先 出现折回的钝化趋势 ‚表 明其表面活性最大‚最易 与 。“一反应成膜 织构 的镀层阳极区在较大 电流密度值处最后 出现折回的钝化趋势 ‚表 明其表 面活性最 小 ‚不易与 一反应成膜 这与 电化学 阻抗谱表述相一致 通常认为 ‚腐蚀液 中的 一半 径小 ‚穿透能力强 ‚在镀层表面 的竞争吸附中占据 绝对优势 ‘“‚因此使钝化膜在生成 的同时便被击 破 ‚导致纯镍镀层 的维钝 电流在钝化区间内随电位 升高而不断增大 岔 住几卜 冈－ 口犷 州 一 夕滋 猫砂 「 一 ‘下 巴一 卜 匕全创 乏 叫 一 卜 一 一。 卜 … … 飞 、 一 一 一 一 一 一 一 一 一 屺‚一‚ 图 具有不同织构的脉冲镀纯镍在 溶液 中实测 的动电位极化 曲线 一 一 、 甲 一 口肠 ‚ 臼 州 二 、 叫‚目 、 、 、 、、 ‚ 切‚ 目 一叮 ‘‚‚。一‚ ‚‚、、二 一 川 一住 一 门。、 。 印一 习 具有 织构的纯镍镀层 自腐蚀 电流密度值最 大‚ 一 · 时‚其 自腐蚀电流密度值为 叭 · 一’ 当 卿 一 时 ‚其 自腐蚀 电流密度 值升高至 卜 一“ 可见‚具有 织构的纯 镍镀层耐蚀性能最佳 具有 织构的纯镍镀层 耐蚀性能最差‚其 自腐蚀 电流密度数值为 织 构纯镍镀层的 倍 具有 织构的纯镍镀层 的耐蚀性居中 镀层表面形貌 图 为扫描电镜观察获得的各脉冲镀纯镍镀层 的表面微观形貌 所有镀层表面均匀分布有大量胞 状物 ‚表面较为致密 ‚区别在于胞状物形状及尺寸 具有显著差别 其中‚具有 织构的 和 样 品的胞状物呈现为圆形或近似 圆形 ‚胞状物平均尺 寸约为 和 卜 ‚较为细小 具有 织构的 和 样 品表面均匀分布多边形 岛状物 ‚颗粒尺 寸约为 和 脚 ‚尺寸较大 具有 织构 的 样 品的胞状物表现为均匀 的多边形 ‚平均尺 寸约 卜 ‚界于 和 织构之 ’ 织构是垂 直于沉积层基体表 面生长或形成 的 现象 ‚沉积层沿某 晶面具有织构 ‚表明该 晶面 出现 在沉积层表面的概率很高 “一‘ 一般认为‚腐蚀 发生在 晶界及位错露头处 助 当晶粒尺寸为纳米 级时 ‚晶粒 中可存在 的位错极少 ‚而 晶界面积 大 故对于纳米 晶纯镍镀层的腐蚀主要发生在晶界 处 如图 由 择优形成的晶界面积最小‚故耐 蚀性能最佳 ‚此结果佐证 了 等 关于具有 织构 涂层为最优耐蚀性能的结论 由 择优形成 的晶界面积最大 ‚故耐蚀性 能最差 ‚这与 电化学测试结果相一致 试样编号 图 具有不 同织构的脉冲镀纯镍 自腐蚀 电流密度 值 一 采用 软件拟合获得各纯镍镀层 的 自 腐蚀 电流密度值如 图 所示 具有 织构 的纯 镍镀层 自腐蚀电流密度值最小‚当 · 时 ‚ 为 · 一 当 。。 降低 为 · 时 ‚ 其 自腐蚀 电流密度 值升高至 一 · 具有 织 构 的纯镍镀层 自腐蚀 电流密度值居 中 ‚ 当 时 ‚ 约 为 ‚ · 一 结论 利用脉冲电镀方法‚通过控制参数‚可制得 分别具有 、 或 择优取 向的纳米晶 纯镍镀层 ‚其平均晶粒尺寸为 在 溶液中‚具有 织构的纯 镍镀层耐蚀性能最差 ‚具有 织构的纯镍镀层 耐蚀性能最佳 ‚具有 织构 的纯镍镀层 的耐蚀 性居中 具有 强织构的纯镍镀层 电荷转移电 阻 最大‚约为 仆 ‚自腐蚀 电流密度最 小 ‚约为 卜 一 具有 强织构 的纯镍 镀层 最小 ‚约为 几· ‚自腐蚀 电流密度 最大 ‚约为 林 一 镀层织构引起 的表面胞 状物形貌差别是造成脉冲镀纯镍镀层耐蚀性能不同 的直接原因