《表4 中性盐雾腐蚀后Cr镀层腐蚀面积及保护评级》

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《热处理对电沉积纳米晶铬镀层微观结构及耐蚀性的影响》

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经盐雾腐蚀96 h后，热处理温度在300℃及以下的镀层，表面出现明显的锈迹。400℃时，锈迹明显减少。而热处理温度超过400℃时，镀层腐蚀前后外观未发现明显变化，表现出更高的耐蚀性。参照GB/T 6461—2002《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》，估算腐蚀的面积（A），并对镀层进行保护评级（Rp），结果如表4所示。热处理温度为200～300℃时，镀层表面锈层覆盖面积较镀态Cr层显著增加，这是因为热处理使电镀过程中“渗入”镀层中的氢被排出，内应力释放，引起镀层开裂并扩展，使得镀层表面微裂纹尺寸和数量增加，腐蚀介质通过微裂纹与基体接触，导致腐蚀加重，镀层对基体的保护作用减弱[21]，保护评级≤1级。400℃保温1 h和2 h后，保护评级增加到6级和7级。进一步升高温度或延长保温时间，镀层表面未见明显腐蚀缺陷，保护评级为10级，表现出优异的耐蚀性。首先，随着热处理温度和保温时间的增加，镀层晶粒尺寸显著增加，晶界等缺陷减少，有利于镀层耐蚀性的提高。其次，镀层表面氧化程度随热处理温度和保温时间的增加而增加，进一步增强了对基体的保护[13]。除此之外，有研究指出镀层与腐蚀介质之间的接触角大小也在很大程度上决定了镀层的耐蚀性，接触角越大，材料的润湿性越差，则耐蚀性越好[22]。图6分析了不同热处理条件下，Cr镀层在5%NaCl溶液中的润湿性。由图6可知，热处理后，镀层的接触角较镀态下显著增加，表明热处理增强了镀层的耐蚀性能。在200～400℃保温1 h后，由于镀层表面晶粒长大、裂纹扩展，导致粗糙度增加，进而引起镀层接触角增加（66.6°～104.6°）。继续升高温度，镀层接触角显著降低（104.6°～85.9°），这可能是因为腐蚀介质中的氯离子可以不同程度地吸附在镀层缺陷处，改变界面双电层静电磁场的强度，增强镀层的润湿性[23]。然而，镀层在相同的热处理温度范围内保温2 h，其接触角表现出不同的变化规律。当热处理温度增加到300℃时，接触角随镀层表面粗糙度的增加而增加（66.6°～102.3°）。但在400℃时，由于镀层表面缺陷增加，缺陷处氯离子吸附增多，接触角出现一个极低值（92.0°）。继续升高热处理温度，镀层接触角又呈现增加趋势（92.0°～102.7°）。这可能是因为温度升高增加了镀层表面的氧化程度，从而降低了镀层的润湿性，有利于耐蚀性的提高[3]。总之，在本研究中，镀层的耐蚀性与接触角并不呈正相关关系。这是因为影响镀层耐蚀性的因素除了接触角外，还有晶粒尺寸、微裂纹尺寸以及表面氧化程度等。