纳米TiO2颗粒对Ni-W-P合金镀层性能的影响

作者：王小红; 刘豪; 蒋焰罡; 李子硕; 苏鹏; 龙武; 王水波

来源：表面技术, 2022, 51(01): 86-104.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.009

• 2024铝合金
• 化学镀
• Ni-W-P镀层
• 纳米TiO2
• 复合镀层
• 微观组织
• 耐蚀性

目的 探究纳米TiO2颗粒对Ni-W-P镀层组织结构、耐蚀性与耐磨性能的影响，提高2024铝合金管材的耐蚀性。方法 使用化学镀的方法在2024铝合金表面制备了Ni-W-P/TiO2纳米复合镀层，通过SEM、EDS、XRD表征了镀层的表面形貌、表面元素分布以及镀层物相。对比了传统Ni-W-P镀层与所制备Ni-W-P/TiO2纳米复合镀层的显微硬度与耐磨性。结果 加入纳米TiO2颗粒后，镀层表面变得更加致密，晶粒得到细化。EDS结果表明，纳米TiO2颗粒在镀层中分布均匀。物相分析表明，镀层为晶态结构，加入纳米TiO2颗粒后，镀层平均晶粒尺寸为9.706 nm，比Ni-W-P镀层的晶粒尺寸减小了0.612 nm。失重试验表明，Ni-W-P/TiO2纳米复合镀层在Cl–为2×105 mg/L的地层水中具有较强的耐蚀性，腐蚀速率为0.1062 g/(m2·h)，与Ni-W-P镀层的腐蚀速率相比，减少了21%；与Ni镀层的腐蚀速率相比，减少了31%；与2024铝合金的腐蚀速率相比，下降了69%。电化学测试结果表明，Ni-W-P/TiO2纳米复合镀层的自腐蚀电位较Ni-W-P镀层、Ni镀层以及2024铝合金分别正移了0.0813、0.1668、0.4141 V，腐蚀倾向更低。与Ni镀层、Ni-W-P镀层相比，Ni-W-P/TiO2纳米复合镀层具有最高的显微硬度(535.6HV)以及耐磨性(0.1942 mg/min)。结论 纳米TiO2颗粒的加入可以减小镀层的晶粒尺寸，使镀层表面更加致密，同时提高镀层的硬度，增强镀层的耐蚀性与耐磨性。

• 单位
  西南石油大学; 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司; 重庆大学