非晶NiP⁃WC复合镀层的耐蚀性研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2025.01.012

辽宁石油化工大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (1): 90-96.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2025.01.012

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非晶NiP⁃WC复合镀层的耐蚀性研究

张新富¹(), 何波¹, 周亮², 贺勇³, 倪黎², 苏铭滨¹, 刘伟⁴, 陈吉¹()

^1.辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001
^2.中国石化催化剂有限公司，北京 100029
^3.中国石化催化剂有限公司长岭分公司，湖南岳阳 414012
^4.辽宁石油化工大学土木工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2024-03-13 修回日期:2024-04-20 出版日期:2025-02-25 发布日期:2025-02-15
通讯作者: 陈吉
作者简介:张新富（1999⁃），男，硕士研究生，从事耐蚀复合涂层制备方面的研究；E⁃mail：2196889020@qq.com。
基金资助:
辽宁省教育厅科学技术研究项目(L2017LQN023);中国石化催化剂有限公司项目(SCC?B?2023?033)

Study on the Corrosion Resistance of Amorphous NiP⁃WC Composite Coating

Xinfu ZHANG¹(), Bo HE¹, Liang ZHOU², Yong HE³, Li NI², Mingbin SU¹, Wei LIU⁴, Ji CHEN¹()

^1.School of Mechanical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.Sinopec Catalyst Co. ，Ltd. ，Beijing 100029，China
^3.Changling Branch of Sinopec Catalyst Co. ，Ltd. ，Yueyang Hunan 414012，China
^4.School Civil Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2024-03-13 Revised:2024-04-20 Published:2025-02-25 Online:2025-02-15
Contact: Ji CHEN

摘要/Abstract

摘要：

采用化学镀的方法，在紫铜基体上制备非晶NiP?WC（碳化钨）复合镀层，研究了镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液以及浓度为1 mol/L的盐酸溶液中的耐蚀性；利用扫描式电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）EDS、X射线衍射仪（XRD），对镀层的表面形貌、成分及微观结构进行了表征；采用动电位极化和阻抗谱对镀层的耐蚀性进行了分析。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，NiP?WC镀层的自腐蚀电位较非晶NiP镀层正移约111 mV，自腐蚀电流密度减小约68.8%，电荷转移电阻提高约6.7倍；在浓度为1 mol/L的盐酸溶液中浸泡，NiP?WC镀层较NiP镀层的腐蚀速率下降约1个数量级，表明均匀分布的WC粒子可以显著提高非晶NiP的耐蚀性。

关键词: 化学镀, WC粉末, 耐蚀性, 浸泡

Abstract:

An amorphous NiP?WC composite coating was prepared on a copper substrate by chemical plating. The corrosion resistance of the coating was studied in a NaCl solution with a mass fraction of 3.5% and a 1 mol/L hydrochloric acid solution. The surface morphology, composition, and microstructure of the coating were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Energy dispersive spectrometer （EDS）, and X?ray diffraction (XRD). The corrosion resistance of the coating was analyzed by potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy. The results show that in a NaCl solution with a mass fraction of 3.5%, the self corrosion potential of NiP?WC coating shifted approximately 111 mV higher as compared to amorphous NiP coating, resulting in a decrease of approximately 68.8% in self corrosion current density and an increase of approximately 6.7 times in charge transfer resistance. Soaking in 1 mol/L hydrochloric acid solution, the corrosion rate of NiP?WC coating decreased by about an order of magnitude compared to NiP coating, indicating that uniformly distributed WC particles can significantly improve the corrosion resistance of amorphous NiP.

Key words: Chemical plating, WC powder, Corrosion resistance, Soak

中图分类号:

TQ153.1

张新富, 何波, 周亮, 贺勇, 倪黎, 苏铭滨, 刘伟, 陈吉. 非晶NiP⁃WC复合镀层的耐蚀性研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2025, 45(1): 90-96.

Xinfu ZHANG, Bo HE, Liang ZHOU, Yong HE, Li NI, Mingbin SU, Wei LIU, Ji CHEN. Study on the Corrosion Resistance of Amorphous NiP⁃WC Composite Coating[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2025, 45(1): 90-96.

图/表 14

表1 化学镀液的组成

Table 1 Composition of chemical plating solution

化学镀液	ρ(NiP)/(g·L^－1)	ρ(NiP⁃WC)/(g·L^－1)
Na₃C₆H₅O₇·2H₂O	40	40
NiSO₄·6H₂O	35	35
NaH₂PO₂·H₂O	35	35
CH₃COONa	20	20
WC	—	2

表2 化学镀液的施镀条件

Table 2 Application conditions of chemical plating solution

施镀条件	数值
施镀条件	NiP	NiP⁃WC
沉积温度/℃	80～85	80～85
搅拌速率/(r·min^－1)	200～300	200～300
施镀时间/min	120	120
pH	5.5～6.0	5.5～6.0

图1 WC粉体的粒径分布及形貌

Fig.1 Particle size distribution and morphology of WC powder

图2 NiP和NiP?WC镀层的截面及表面SEM图像

Fig.2 Cross sections and surface SEM images of NiP and NiP?WC coatings

图3 NiP?WC镀层的能谱分析图谱

Fig.3 Energy spectrum analysis of NiP?WC coating

图4 NiP和NiP?WC镀层的XRD谱图

Fig.4 XRD spectra of NiP and NiP?WC coatings

图5 NiP和NiP?WC镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的奈奎斯特和波特图

Fig.5 Nyquist and Porter plots of NiP and NiP?WC coatings in a 3.5% mass fraction NaCl solution

图6 阻抗谱拟合的等效电路

Fig.6 Equivalent circuit for impedance spectrum fitting

表2 等效电路拟合结果

Table 2 Equivalent Circuit Fitting Results

镀层

溶液电阻/

(Ω·cm²)

钝化膜双电层电容/

(Ω^-1·cm^-2·s ⁿ )

镀层电阻/

(Ω·cm²)

电极表面双电层电容/

(Ω^-1·cm^-2·s)

电荷转移电阻/

(Ω·cm²)

图7 NiP和NiP?WC镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线

Fig.7 Dynamic polarization curves of NiP and NiP?WC coatings in a 3.5% mass fraction NaCl solution

表3 NiP和NiP?WC镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线拟合参数

Table 3 Fitting parameters of electrokinetic polarization curves for NiP and NiP?WC coatings in a 3.5% mass fraction NaCl solution

镀层	E_corr/V	J_corr/（A∙cm^－2）	$I E$ /%
NiP	－0.356	5.681×10^-6	33.1
NiP⁃WC	－0.245	1.774×10^-6	79.1

表3 NiP和NiP?WC镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线拟合参数

Table 3 Fitting parameters of electrokinetic polarization curves for NiP and NiP?WC coatings in a 3.5% mass fraction NaCl solution

镀层	E_corr/V	J_corr/（A∙cm^－2）	$I E$ /%
NiP	－0.356	5.681×10^-6	33.1
NiP⁃WC	－0.245	1.774×10^-6	79.1

图8 NiP和NiP?WC镀层在浓度为1 mol/L的HCl溶液中的腐蚀失重曲线

Fig.8 Corrosion weight loss curves of NiP and NiP?WC coatings in HCl solution with a concentration of 1 mol/L

图9 NiP和NiP?WC镀层在浓度为1 mol/L的HCl溶液中的腐蚀速率曲线

Fig.9 Corrosion rate curves of NiP and NiP?WC coatings in HCl solution with a concentration of 1 mol/L

图10 NiP和NiP?WC镀层进行浸泡实验前后的样貌对比

Fig.10 Comparison of appearance of NiP and NiP?WC coatings before and after immersion experiments

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非晶NiP⁃WC复合镀层的耐蚀性研究

Study on the Corrosion Resistance of Amorphous NiP⁃WC Composite Coating

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