电沉积铁镍合金纳米晶薄膜微结构与耐蚀性能.pdf

第２１卷第１期２０１３年２月材料科学与工艺ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．２ｌＮｏ．１Ｆｅｂ．．２０１３电沉积铁镍合金纳米晶薄膜微结构与耐蚀性能卢琳１，刘天成２，李晓刚１（１．北京科技大学腐蚀与防护中心，北京１０００８３；２．钢铁研究总院，北京１０００８１）摘要：采用电沉积方法从硫酸盐体系镀液中制备３种纳米级Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ、Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜，应—用原子力显微镜（ＡＦＭ）、ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、中性盐雾试验和电化学测量技术对三种ＦｅＮｉ合金薄膜的—微观结构和耐蚀性能进行了研究．结果表明，３种纳米ＦｅＮｉ合金薄膜的耐腐蚀性能与合金的微观结构密切相关，具有单一１相结构的Ｆｅ一８０Ｎｉ耐蚀性能最好，由ｄ一（Ｆｅ，Ｎｉ）相和１一（Ｆｅ，Ｎｉ）相组成的混合固溶体Ｆｅ一４４Ｎｉ次之，而含有单相铁、０【一（Ｆｅ，Ｎｉ）相和１一（Ｆｅ，Ｎｉ）相的混合固溶体Ｆｅ一３６Ｎｉ合金最差，这是由于合金薄膜中各相电化学稳定性存在显著差异所致．关键词：铁镍合金；电沉积；纳米晶薄膜；耐蚀性能；微结构中图分类号：．ＩＢｌｌ３．２３；ＴＧｌ４６．１文献标志码：Ａ——文章编号：１００５０２９９（２０１３）Ｏｌ一００３７０６Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌＦｅ－－ＮｉａｌｌｏｙｆｉｌｍＬＵＬｉｎｌ，ＬＩＵＴｉａｎ．ｃｈｅｎ９２，ＬＩ—Ｘｉａｏｇａｎ９１（１．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｄｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｒａｌＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒｅｅｎａｎｏｃｒｙｓｔａＵｉｎｅａｌｌｏｙｔｈｉｎｆｉｌｍｓ，Ｆｅ一３６Ｎｉ，Ｆｅ一４４ＮｉａｎｄＦｅ一８０Ｎｉ，ｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｉｎｓｕｌ－ｐｈａｔｅｂａｔｈｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅ—ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｘｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｎｅｕｒａｌｓａｌｔｓｐｒａｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｓ・－ｐｒｅ－－ｐａｒｅｄ—ＦｅＮｉａｌｌｏｙｔｈｉｎｆｉｌｍｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅｔｈｉｎｆｉｌｍｓｗａｓｃｌｏｓｅｌｙａｓｓｏ－ｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｒｉｎｔｒｉｎｓｉｃｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｗｅｒｅｉｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｏｒｄｅｒ：Ｆｅ一８０Ｎｉｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅ１一（Ｆｅ，Ｎｉ）ｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎ‘ｐｈａｓｅ＞Ｆｅ一４４Ｎｉｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｍｉｘｅｄｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｐｈａｓｅｏｆ０【一（Ｆｅ，Ｎｉ）ａｎｄ１一（Ｆｅ，Ｎｉ）＞Ｆｅ一３６Ｎｉｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅｆｅｒｒｏｕｓｐｈａｓｅａｎｄｔｈｅｍｉｘｅｄｐｈａｓｅｏｆｄ一（Ｆｅ，Ｎｉ）ａｎｄＴ一（Ｆｅ，Ｎｉ）．Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓａｓｓｉｇｎｅｄｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｈａｓｅｓａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｏｆｎａｎｏ．ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙ—ｗｏｒｄｓ：ＦｅＮｉ—ａｌｌｏｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｔｈｉｎｆｉｌｍ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ—ＮｉＦｅ合金薄膜是一种典型的软磁材料，其磁饱和强度大，矫顽力小，且具有良好的耐腐蚀性能，可作为磁性材料、磁屏蔽材料，广泛应用于电子和信息等工业领域．与传统的熔铸轧制法和急—冷凝固法相比，用电沉积法制备纳米晶ＮｉＦｅ软磁合金薄膜是一种很有发展前景的薄膜材料制备——收稿日期：２０１２０３２２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１００１０１２）作者简介：卢琳（１９７７一），女，在职博士，讲师；李晓刚（１９６３一），男，教授，博士生导师．—通信作者：卢琳，Ｅｍａｉｌ：ｈｌｉｎ３１５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃａ．技术，它具有低投入、工艺简单，薄膜成分、结构、厚度可精确控制，并能实现连续化生产等诸多优点，因而引起人们的极大兴趣并成为当今功能材料领域中的研究热点．目前，国内外的研究大多集中在工艺参数对—ＦｅＮｉ纳米薄膜物理性能的影响¨。９Ｊ．对于耐蚀性能的研究较少．朱福良等、于洋等研究了电沉积溶液中ＦｅＳＯ。的加入量对所得纳米晶薄膜形貌、硬度及耐蚀性的影响¨¨１１］．张郁彬等【１２１研究了含铁质量分数５０％以卞的镍铁合金在体积分数３．５％的ＮａＣｌ溶液中的腐蚀行为．结果表明随着万方数据・３８・材料科学与工艺第２１卷镀层中铁含量的增加，镍铁合金的耐蚀性能先减弱后增强．含铁质量分数３６％的镍铁合金具有最好的耐蚀性．而程华等发现在体积分数５％的硫酸溶液以及体积分数３．５％的氯化钠溶液中，Ｆｅ—质量分数为１９．２３％的ＮｉＦｅ合金镀层耐蚀性最好，在体积分数５％的氢氧化钠溶液中Ｆｅ质量—分数为２８．１６％的ＮｉＦｅ合金镀层的耐蚀性最佳¨３｜．虽然这些研究者从薄膜的晶粒大小，化学组成对于所得到的腐蚀行为规律进行了一定的解释，但这些研究仅停留在工艺优化的层面．Ｍａｒｔｉｎｉ对比研究了Ｆｅ一３６Ｎｉ与低碳钢、纯镍在磷酸盐溶液（ｐＨ＝６）中的耐蚀性¨引．结果表明，Ｆｅ一３６Ｎｉ在磷酸盐溶液中形成双层膜结构，在开路电位下Ｆｅ发生优先溶解，形成外层疏松的铁氧化物，阳极极化后形成内层富Ｎｉ的氧化层，富Ｎｉ氧化层的形成阻止了合金的进一步腐蚀．Ｓｔｅｗａｒｄ对不同热处理状态的Ｎｉ一１８Ｆｅ在３．５％ＮａＣｌ中的电化学性能进行了研究Ｈ５１．结果发现，与原始试样相比，经退火处理的纳米晶试样表现出更大的局部腐蚀敏感性．从以上研究中可以发现，其对象大多为Ｎｉ～Ｆｅ合金（Ｎｉ质量分数＞５０％）薄膜，且成分较为随机，局限在某一成分或其与纯Ｆｅ、纯Ｎｉ耐蚀性能的比较，缺乏与铁质量分数大于５０％的—ＦｅＮｉ合金的横向对比，同时在腐蚀机理层面缺乏更深入的解析．本文选用的材料成分跨度较大（Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ和Ｆｅ一８０Ｎｉ）的３种固定成分的纳米薄膜作为研究对象，从薄膜化学组成、相组成及微结构人手，从相电化学角度进行分析，探讨了镍含量—和组织结构对ＦｅＮｉ合金薄膜腐蚀特性的影响机制，具有较高的理论价值．同时，以期为电沉积—纳米晶ＦｅＮｉ合金薄膜腐蚀性能的研究及其产品的设计、生产和应用提供更多有价值的实验依据和参考．１试验１．１—ＦｅＮｉ纳米薄膜的制备采用电沉积的方法制备纳米Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ、Ｆｅ一８０Ｎｉ（质量分数／％，其余为Ｆｅ）合金薄膜，电源为直流电源，以含Ｉｒ氧化物涂层钛板作阳极，３０４不锈钢板作阴极，镀液采用硫酸盐体系，其组成为硫酸镍（ＮｉＳ０４・６Ｈ２０）１９０ｇ／Ｌ；氯化镍（ＮｉＣＩ：・６Ｈ：Ｏ）５０ｇ／Ｌ；硫酸亚铁（ＦｅＳ０４・７Ｈ２０）３０ｇ／Ｌ；硼酸（Ｈ３８０３）４５ｇ／Ｌ；苯亚磺酸钠０．３ｇ／Ｌ．镀液温度在（６０±℃２）之间，ｐＨ值为３．０±０．２．电流密度（Ｄ。）分别为１、３、４Ａ／ｄｍ２，电镀时间（ｔ）１０ｍｉｎ．镀液均用分析纯化学试剂与去离子水配制．电镀后样品经去离子水洗净，再将合金薄膜从不锈钢表面剥离、干燥．经ＥＤＳ分析，所得三种合金薄膜化学成分（质量分数／％）分别为：１８”６３．８％Ｆｅ，３６．２％Ｎｉ；２”５５．５％Ｆｅ，４４．５％Ｎｉ；３１９．９％Ｆｅ，８０．１％Ｎｉ．１．２试验方法１．２．１耐蚀性能测试通过盐雾实验（ＧＢ／Ｔ１０１２５－－１９９７）对３种—不同成分的ＦｅＮｉ合金薄膜（Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ、Ｆｅ一８０Ｎｉ）在中性盐雾中的腐蚀行为进行了—研究，试验采用ＳＭＦＯＹ盐雾试验箱，平行试样３块，尺寸为３０ｍｍ×５０ｍｍ×０．０２ｍｍ．试验前用丙酮去除试样表面污渍，用去离子水冲洗，结束取出试样，腐蚀后样品用去离子水冲洗干净．采用三电极体系在体积分数５％的ＮａＣｌ溶液中，对３种成分铁镍合金箔进行扫描电化学极化曲线测量．其中，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂金片，制备所得的三种镀态Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ、Ｆｅ一８０Ｎｉ样品为工作电极，工作面积为ｌｃｍ２．测量仪器选用ＥＧ＆Ｇ２２７３电化学测试仪，扫描速度设定为１ｍＶ／ｓ，扫描范围为＋１．２一一１．２Ｖ，步长为１Ｓ．１．２．２表面形貌观察及微观结构分析采用原子力显微镜（ＡＪＩＩＩ，上海爱建纳米科技公司）对合金薄膜进行形貌观察，３种合金薄膜的扫描面积均为２×２ｔｘｍ２．利用ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ，Ｄ８Ｄｉｓｃｏｖｅｒ，德国）对合金薄膜表面结构进行分析．ｘ射线源采用Ｃｕ靶Ｋｃｔ，Ａ＝１．５４１８，激发电压４０ｋＶ，电流５０ｍＡ．２结果２．１—ＦｅＮｉ纳米薄膜的腐蚀行为—３种不同成分的ＦｅＮｉ合金薄膜经过中性盐雾腐蚀试验后，其表面形貌如图１所示．从图１可以看出，经４８ｈ盐雾喷淋后Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜腐蚀相当严重，基本达到了全部腐蚀的程度，Ｆｅ一４４Ｎｉ合金薄膜的腐蚀情况也很严重，出现大量红锈，但仍有部分光亮表面，而Ｆｅ一８０Ｎｉ成分的合金薄膜表面没有发现腐蚀迹象．经过１６８ｈ的试验后，Ｆｅ一３６Ｎｉ和Ｆｅ一４４Ｎｉ两种合金薄膜腐蚀程度进一步加深，Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜发生轻微的腐蚀，出现点状红锈．试验时间达到３３６ｈ后，Ｆｅ一８０Ｎｉ成分的合金薄膜的锈点开始增大，万方数据第ｌ期卢琳，等：电沉积铁镍合金纳米晶薄膜微结构与耐蚀性能．３９．但是相对整个试样面积，仅占到１．０％．Ｆｃ一４４Ｎ１（ｂ）１６８１１图１３种合金薄膜经不同时间盐雾实验后的宏观腐蚀形貌照片—盐雾实验结果表明，含Ｆｅ量的差异对ＦｅＮｉ合金薄膜的耐盐雾腐蚀性能影响很大，对盐雾试验结果进行量化分析，结果见表１．表ｌ给出了不同合金薄膜出现红锈的时间以及３３６ｈ后样品的腐蚀率．可以发现，当合金中Ｆｅ质量分数为５６％和６４％时，合金薄膜２４ｈ内均出现红锈，且腐蚀速度大于Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜，而Ｆｅ一８０Ｎｉ样品经３３６ｈ盐雾后其腐蚀率仅为１．０％．表１盐雾腐蚀试验结果另外，由图２所示的电化学极化曲线测量结果可知，随着合金薄膜中Ｎｉ含量的增加，阳极极化曲线斜率明显增大，尤其是Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜表现出钝化的特征（图２（Ｃ））．依据稳态下Ｔａｆｅｌ外推法由各极化曲线计算得到下列腐蚀参数（见表２）．从中可以发现腐蚀电位随合金中Ｎｉ含量的增加而正移．这说明Ｎｉ的增加使合金薄膜处于热力学上更稳定的状态，腐蚀倾向减弱．从腐蚀电流密度的变化也证明了这个推断，即随着合金薄膜中Ｎｉ含量的增加，腐蚀电流密度减小．其中Ｆｅ一８０Ｎｉ薄膜的腐蚀电流密度比Ｆｅ一３６Ｎｉ和Ｆｅ一４４Ｎｉ都小，表明其耐蚀性能最好，而Ｆｅ一４４Ｎｉ合金次之，Ｆｅ一３６Ｎｉ最差，这一结果与盐雾试验结果之间具有良好的一致性．图２—№ＦｅＮｉ合金在体积分数３．５％的ａ溶液中的极化曲线表２—ＦｅＮｉ合金薄膜在５％ＮａＣＩ溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流密度２．２合金薄膜的微观结构—图３为ＦｅＮｉ合金的原子力显微镜形貌图．由ＡＦＭ测量可获得３种合金薄膜的表面形貌及薄膜样品颗粒的平均直径和表面粗糙度，见表３．从图３可以看出Ｎｉ质量分数为３６％和４４％时，其表面较粗糙，图像的明暗对比较为强烈，而Ｎｉ质量分数８０％的合金表面较为平滑．这种形貌变化特征与实验测得的相关表面参数数据（表３）相—一致．总体来说，３种ＦｅＮｉ合金薄膜结晶颗粒的粒径都在３０ｎｍ左右，属于纳米晶．万方数据材料科学与工艺第２ｌ卷００５００．０２１００００３１５００．０５２０００．０６“Ｉａ）Ｎｉ３６Ｆｅ（¨”描！ｍ×２岬）．图３—ＦｅＮｉ合金的原子力显微镜形貌图表３三种合金相关表观参数’除了薄膜的表面形貌，为了进一步分析其耐—蚀性能的差异，运用ＸＲＤ对这三种ＦｅＮｉ薄膜的微结构做了进一步分析．由Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜的ｘ射线衍射谱（图４）可知，在该种合金中存在—（１１０）晶面取向的单相铁（ＪＣＰＤＳ号：０６０６９６）—的衍射峰，其他衍射峰均属于ＦｅＮｉ固溶体相—（ＪＣＰＤＳ号：４７１４０５），其中两个强峰分别对应于（１１１）晶面和（２００）晶面，在９０。附近的衍射峰虽然不太明显，仍可看出（３１１）晶面的存在．由此可以判断薄膜结构相是由单相铁与面心立方结构的１一（Ｆｅ，Ｎｉ）和体心立方结构的Ｏｔ一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体混合物组成的．这是由于合金中Ｆｅ含量较高，且在面心的１相固溶体中出现了很少量的体心的Ｏｔ相的缘故．图４镀态Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜的Ｘ射线衍射谱图５（ａ）中给出了Ｆｅ一４４Ｎｉ合金薄膜镀态下—的ＸＲＤ谱图（ＪＣＰＤＳ号：４７１４１７），可以看到衍射峰有宽化现象．与图４进行对比，发现单相铁的衍射峰消失，对应于１一（Ｆｅ，Ｎｉ）和ａ一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体混合物的衍射峰增加，出现了更多的晶面取向，衍射峰分别对应（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）和（２２２）晶面．其中，Ｆｅ一４４Ｎｉ合金薄膜在（１１１）和（２００）面上有较高峰值，出现了所谓的“”择优取向现象，而且薄膜沿（１１１）面取向程度更大．经计算它们的晶面择优取向度分别为０．６２和０．２９．图５（ｂ）是Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜的ｘ射线衍射谱图，没有看到单相铁、镍的衍射最强峰．但发现１一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体的衍射峰与纯镍的第二—衍射峰位（２０２＝５１．８４０）（ＪＣＰＤＳ号：０４０８５０）十分接近，由此可以判定在该电沉积条件下形成的铁一镍二元合金是以镍为溶剂、铁为溶质的固溶体．铁和镍的原子半径分别为０．１２４和０．１２５ｎｍ，均大于０．１ｎｍ，不可能形成间隙型固溶体，而只—能形成置换型固溶体一Ｊ．另外根据电沉积ＮｉＦｅ合金的相图可知¨６｜，Ｆｅ原子数分数为１４％一３０％时，合金中会存在Ｎｉ，Ｆｅ固溶体相．因此在Ｎｉ—含量为８０％的ＦｅＮｉ合金薄膜中，只存在ｆ．ｃ．ｃ．的１一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体（ＪＣＰＤＳ号：３８一０４１９）．从图５（ｂ）还可以看出，Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜在（１１１）“和（２００）面上有较强吸收峰，出现了所谓的择优４＂∞拍ｎｎ强４９万方数据第１期卢琳，等：电沉积铁镍合金纳米晶薄膜微结构与耐蚀性能”取向现象，而且薄膜沿（１１１）面取向程度更大，其晶面择优取向度ＴＣ（川）为Ｏ．５３，而ＴＣ（２００）为０．３８．丫－（ｆｑ』ｆ’ｔ（ＦｅＮｉ）（３）—一．』忆ａ－（Ｆｅ，ＮｉＸ２００）蠢１１睁３０４０５０６０７０８０９０１００１１０１２０２０／（。）ｆａ）Ｆｅ一４４Ｎｉ合金图５—ＦｅＮｉ合金薄膜的Ｘ射线衍射谱图３分析与讨论由上述三种合金薄膜的腐蚀试验结果与微观—结构特点可知，ＦｅＮｉ合金薄膜的耐蚀性能与其各自的微观结构密切相关．一般来说，研究者认为合金中Ｎｉ含量的增加是造成其腐蚀行为差异的原因，但对于不同成分铁镍合金的组织结构缺乏迸一步的认识．Ｎｉ与Ｆｅ比例的不同，使得合金相组成发生变化．三种合金薄膜中Ｆｅ一３６Ｎｉ最易腐蚀，腐蚀电位最负，且腐蚀电流密度最大．这是由于该合金中铁含量较高，结构相中出现了单相铁，—它与相对稳定的ＦｅＮｉ固溶体相构成微观腐蚀电池，因其平衡电位低，作为合金的阳极相易被氧“化成Ｆｅ，使合金薄膜的腐蚀电位向更负的值移动，而且腐蚀电流增大，这就是Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜在盐雾试验中不到２４ｈ其表面发生大面积锈蚀的原因．与Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜相比，Ｆｅ一４４Ｎｉ的微观相结构中没有单相铁，只存在面心立方结构的１一（Ｆｅ，Ｎｉ）和体心立方结构的仅一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体的混合相，因此由合金组织结构不同而构成合金薄膜腐蚀电池的原动力大为减弱，使其耐蚀性能有很大的提高，特别是在盐雾试验初期，锈蚀面积较少．但是，就Ｆｅ一４４Ｎｉ合金薄膜自身而言，其仍存在组织结构不均匀的缺陷，即面心立方的１相固溶体中出现了体心立方的仅相．二者的晶胞原子数相差一倍，且体心立方的０ｔ相的密排面为（１１０）面，面心立方１相固溶体的密排面为（１１１）面．因此在晶体择优生长取向上，面心立方固溶体的面密度远大于体心立方，其原子间的结合力也随之增大．相对于体心立方固溶体，面心立方固溶体更稳定．根据合金相电化学理论，往往稳定性相对较低的体心立方结构固溶体相容易发生腐蚀溶解．由于二者电化学稳定性的差异，一旦构成腐蚀电池，面心立方１相固溶体电化学性质稳定，而体心立方的Ｏｔ相活性较高容易溶解，从而导致整体合金膜腐蚀的发生和扩展．对于Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜来说，合金中加入了８０％易钝化的Ｎｉ元素，所形成的单一１一（Ｆｅ，Ｎｉ）相固溶体结构不仅增加了合金的化学稳定性，使其腐蚀电位显著正移，而且提高了合金的整体钝化能力，使其腐蚀速度骤减．如果以质量分数５０％的含镍量为分界线，则Ｆｅ一３４６Ｎｉ与Ｆｅ一４４Ｎｉ属于铁镍合金，而Ｆｅ一８０Ｎｉ中Ｎｉ的比例较高，属于镍铁合金，所以在溶液中更多地表现出Ｎｉ的钝化性能．从图２（ｃ）中的极化曲线特点也可以证明这一点，Ｆｅ一８０Ｎｉ合金在阳极电流密度为０．９ｍＡ／ｃｍ２时出现一个明显的拐点（图２（ｃ）圈内），使极化曲线斜率突然增大，表现出类似钝化的特征．同时，由于Ｆｅ一８０Ｎｉ由单相固溶体组成，从相电化学角度来说，其电化学稳定性远高于由固溶体混合相组成的Ｆｅ一３６Ｎｉ和Ｆｅ一４４Ｎｉ合金．所以，在这三种薄膜中。Ｆｅ一８０Ｎｉ表现出最好的耐蚀特性．由此可见，这三种铁镍合金纳米薄膜所展现出的完全不同的耐蚀性能是由其成分以及微观结构的差异造成—的．由于本研究采用的三种成分ＦｅＮｉ合金薄膜中纳米晶尺寸相似，因此对晶粒大小的影响将另文分析，另外，粗糙度增大也会使合金薄膜表面的表观面积增加，加速腐蚀的进行．４结论１）在本工艺条件下，电沉积法制备得到镀态Ｆｅ一３６Ｎｉ、Ｆｅ一４４Ｎｉ、Ｆｅ一８０Ｎｉ合金薄膜表面平整、结晶细致．经ＡＦＭ测量计算它们粒径分别为２７、３３、３２ａｍ．０５Ｏ５Ｏ５０如：３加Ｍｍ雌ｏ６Ｉ／一．ｒｒ付），万方数据・４２・材料科学与工艺第２１卷２）电沉积Ｆｅ一３６Ｎｉ合金薄膜组织结构由单相铁及ａ一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体与１一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体的混合相组成；Ｆｅ一４４Ｎｉ合金薄膜是一种１一（Ｆｅ，Ｎｉ）和ｏｔ一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体混合相结构；Ｆｅ一８０Ｎｉ只含单一１一（Ｆｅ，Ｎｉ）固溶体相．３）根据中性盐雾试验和腐蚀电化学试验数—据可知，随着电沉积ＦｅＮｉ合金薄膜中Ｎｉ含量的增加，合金薄膜耐腐蚀性能明显提高，其中，以Ｆｅ一８０Ｎｉ合金为最好，其次是Ｆｅ一４４Ｎｉ，而Ｆｅ一３６Ｎｉ最差．这种差异与它们各自的微观结构及其电化学特性有关．参考文献：［１］［２］［３］［４］［５］［６］［７］刘天成，卢志超，李德仁，等．电沉积铁镍纳米合金薄膜的结构和性能研究［Ｊ］．功能材料，２００７，３８—（１）：１３８１４１．ＬＩＵ—Ｔｉａｎｃｈｅｎｇ，ＬＵＺｈｉ－ｃｈａｏ，ＬＩ—Ｄｅｒｅｎ，ｅｔ—ａ１．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ—ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｉｒｏｎ－－ｎｉｃｋｅｌａｌｌｏｙｆｉｌｍｗｉｔｈｎａｎｏ・・ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００７，３８（１）：—１３８１４１．ＬＩＵＴＣ，ＬＵＺＣ，ＬＩＤＲ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｌａ－ｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｆｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｅ一３６ｗｔ％Ｎｉａｌｌｏｙｆｉｌｍ［Ｊ］．Ｒａｒｅ—Ｍｅｔａｌｓ，２００６，２５（ｓＩ）：４８４４８８．卢琳，刘天成，李鹏，等．电沉积因瓦合金镀层成分的影响因素［Ｊ］．北京科技大学学报，２００８，３０（８）：—９０３９０８．ＬＵＬｉｎ，ＬＩＵＴｉａｎ－ｃｈｅｎｇ，ＬＩＰｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｌｌ—ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄｉｎｖａｒａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉ・ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ—Ｂｅｉｊｉｎｇ，２００８，３０（８）：９０３９０７．李鹏，卢琳，刘天成，等．Ｆｅ一３６％Ｎｉ软磁合金电沉—积条件的研究［Ｊ］．功能材料，２００７，３８（１）：３２３５．ＬＩＰｅｎｇ，ＬＵＬｉｎ，ＬＩＵ—Ｔｉａｎｃｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎ—ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＦｅ２３６％Ｎｉｓｏｆｔｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｏｙ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ—Ｍａｔｅｆｉａｌｓ，２００７，３８（１）：３２３５．ＷＥＲＫＭＥＩＳＴＥＲＫＳ，ＲＤＡＮＧＦ，ＫＯＣＨＭ，ｅｔ—ａ１．Ｐｈｙｓｉｃ＆ｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｎａｎａｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（Ｆｅ，Ｎｉ）ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＳｔｒｏｃｔｕｒｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９９，１２（１／２／３／４）：—２２９２３２．ＳＵＣＷ，ＷＡＮＧＥＬ，ＺＨＡＮＧＹ—Ｂ，ＮｉｌｘＦｅｘ（０．１＜ｚ＜０．７５）ａｌｌｏｙｆｏｉｌｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍａｆｌｕｏｒｂｏ・ｒａｔｅｂａｔｈｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｌｌｏｙｓａｎｄ—Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００９，４７４（１／２）：１９０１９４．ＩＳＰＡＳＡ，ＭＡＴＳＵＳＨＩＭＡＨ，ＰＬＩＥＴＨＷ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ—ｎｉｃｋｅｌｉｒｏｎａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ—Ａｃｔａ，２００７，５２（８）：２７８５２７９５．『８］ＨＡｌＴｒＥＮＤＯＲＦ—Ｈ．Ａ４８％ＮｉＦｅａｌｌｏｙｏｆｌｏｗｃｏｅｒｃｉｖ－ｉｔｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎａｃｙｃｌｉｃｄａｍｐｈｅａｔｔｅｓｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃ—Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００１，２３１（１）：Ｌ２９一Ｌ３２．［９］ＩＢＲＯＴ，ＳＴＥＶＥＲ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｎｅｌｅｃ－ｔｒｏｄｅｒｅａｃｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄＮｉＦｅｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００３，１５０（９）：Ｃ６３５一Ｃ６４０．［１０］—朱福良，张霞，张琰，等．直流电沉积纳米晶ＮｉＦｅ合金箔的形貌、结构与耐蚀性能．材料保护，２０１１，—４４（４）：１９２１．ＺＨＵ—Ｆｕｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａ，ＺＨＡＮＧＹａｎ，ｅｔ—ａ１．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆ—ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ——ＮｉＦｅａｌｌｏｙｆｏｉｌｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｉｒｅｃｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏ・－ｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０１１，４４—（４）：１９２１．“—［１１］于洋，陈吉，储刚，等．Ｆｅ质量浓度对纳米晶ＮｉＦｅ合金电沉积层耐蚀性的影响［Ｊ］．石油化工高—等学校学报，２０１１，２４（４）：５１５４．ＹＵＹａｎｇ，ＣＨＥＮＪｉ，ＣＨＵＧａｎｇ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆ“Ｆｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄｎａｎｏｅｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ—ＮｉＦｅｃｏａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ—Ｐｅｔｒｏ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