采用激光熔覆技术，在45钢表面对含量不同的SiC(质量百分比)陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC舍金涂层。对不同含量的SiC熔覆层试样进行了阳极极化线测定，试验表明，不论是Ni60涂层还是Ni60/SiC复合涂层的腐蚀电流密度都远小于45钢，但加入SiC后的复合涂层的耐蚀性能下降。
良好的耐蚀性是熔覆层具有的另一个重要性质。作为结构材料，纯镍在工程中的使用是非常有限的，镍耐还原性酸的能力已不足。耐氧化性酸的能力也较差，工业上通常是采用在镍中加入一定量的合金元素而发展出的一系列耐蚀合金。如镍基耐蚀合金是重要的耐蚀材料，与一般不锈钢、其他耐蚀金属和非金属材料相比，他们在各种腐蚀环境(包括电化学腐蚀和化学腐蚀)中，具有耐各种腐蚀的能力，并且兼有很好的力学性能及加工性能。本文研究的Ni60/SiC耐蚀性，那么，他必将与熔覆层已经具有高硬度、好耐磨性等性能一起使这种熔覆层更具吸引力和应用价值。
1 材料及方法
1.1 试样的制备
将一定质量百分比的SiC和Ni60A合金混合粉末置于行星式高能球磨机中，在120 r/min的转速下球磨10h。球磨后得到的混合粉末均匀性明显改善，不再有明显的分层现象出现。分别将含SiC质量百分比为35％、25％、15％的混合粉末及不含SiC的Ni60A合金粉末置于玻璃器皿中，用自制的黏结剂将纯合金粉末及含不同百分比SiC的混合粉末调成糊状，并均匀涂覆在已经过表面处理过的基材45钢上。
激光熔覆的试样在上海光机所研制的GFT-IVB型7kW横流式CO2激光器多功能加工系统上进行熔覆。通过激光工艺参数对涂层的组织成分和性能进行对比试验分析。
用于腐蚀性能测试的激光熔覆试样，先用线切割将其切割成5mm×5mm×10mm的立方体试样，将其嵌样、预磨、抛光，5mm×5mm的熔覆层表面露在外面，在立式钻床上用直径(Ф=1mm的钻头从熔覆层表面的对立面对着熔覆试样钻孔，直至钻头钻进熔覆试样基体材料2～3mm为止，然后用表面包着塑料的铜导线插进嵌样，在导线插进嵌样树脂的洞口处用HC-1213B耐酸、耐碱硅酮密封胶封口。
1.2 试验方法
循环阳极极化可以给出活化与钝化腐蚀的电位范围、材料是否对局部腐蚀敏感，如敏感材料对局部腐蚀的相对抗力等重要信息，因而本研究工作中采用了测定阳极极化曲线的方法来研究激光熔覆涂层的耐腐蚀性能。采用CHI650电化学工作站测定极化曲线。测试装置如图1所示。
图1 电化掌测试装置
辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极在使用之前，用4、5金相砂纸依次打磨并在抛光机上进一步抛光，之后用丙酮除油，并用两次蒸馏水清洗。试验用介质为0.5mol/L的硫酸溶液、0.5mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的NaCl溶液，试验温度为室温，扫描速率为1mV/s，等待时间为2min。
2 结果及分析
图2为不同熔覆材料在0.3mol/L NaCl溶液中的极化曲线，下表是从图2中得出的自腐蚀电位和自腐蚀电流的数据列表。从中可以看出，任何熔覆层的自腐蚀电位均远高于45钢的自腐蚀电位，Ni60和Ni60+15％SiC的自腐蚀电位相当，当SiC的含量加到25％时，熔覆层的自腐蚀电位显著降低。熔覆层的自腐蚀电流均远小于基体45钢的自腐蚀电流，说明各种熔覆层的腐蚀速率均远小于基体45钢的腐蚀速薯率，但加入SiC后熔覆层的自腐蚀电流增大，且当SiC增加量达到25％时增加明显， 溶液中的极化曲线说明加入SiC后熔覆层的耐蚀性有所降低。加入SiC后熔覆层的耐蚀性之所以有所降低，主要有3方面的原因，一是因为SiC在激光熔池中高温分解为Si和C，激光快速冷凝后一部分Si和C固溶在自熔合金中，而且由于Si，C的原子半径与自熔合金元素的原子半径相差很大，这样熔覆层组织发生了强烈的晶格畸变；另一个原因是因为Ni60自熔合金中加入SiC，由于晶核的增多熔覆层冷凝后得到的组织更加无序，而且在晶界处的杂质增多，晶界处能量加大；再一个原因是因为熔覆层中新生成的含碳含硅的硬质相的电极电位高于熔覆层中的自熔合金相，形成原电池，加速熔覆层的腐蚀。
图2 熔覆层在0.3 mol/L NaCl溶液中的极化曲线nextpage
熔覆层极化曲线参数表
从图2的熔覆层极化曲线图中可以看到4种材料在所用的0.3 mol/L NaCl溶液中均存在一段明显的钝化区，在图中表现为存在这样一段区域，随着电压的持续增加电流增幅很小。紧接在钝化区后面的是一段活性溶解区，在这一区域中，随着电压的增加，电流急剧增大，对应的宏观现象表现为：在这一活性溶解区熔覆层发生了剧烈的腐蚀，在熔覆层表面，我们肉眼可以看到较多的小的腐蚀孔洞，说明熔覆层在NaCl溶液中发生了点蚀。
图3 熔覆层在0.3 mol/L H2SO4溶液中的极化曲线
图3为不同熔覆材料在0.3mol/L H2S04溶液中的极化曲线。从图中可以看到，熔覆层中不论是否加入了SiC，在0.3 mol/L H2SO4溶液中的极化曲线图中均出现了一段纯化区域。在腐蚀过程中，对应不同的腐蚀电位区间，3种不同熔覆层的腐蚀电流的大小关系不同。在小于-0.012V的低电位条件下，含有25％SiC的熔覆层的腐蚀电流最小、Ni60次之、含15％SiC的熔覆层的腐蚀电流最大，说明在低电位区间含25％SiC的熔覆层耐蚀性能最好，Ni60次之、含15％SiC的最差；当电位在-0.012V～-0.089V区间内时Ni60腐蚀电流最小，含25％SiC的次之，含150％SiC的腐蚀电流最大，说明此时Ni60的耐蚀性最好。当电位进一步增大时，3种不同的熔覆层均出现强的活性溶解峰，腐蚀电流均较大。宏观观测发现，此时电极表面变灰，表明腐蚀加大。
图4为不同熔覆材料在0.3 mol/L NaCl溶液中的极化曲线。从图中可以看到，熔覆层在0.3 mol/L NaCl溶液中也出现了纯化区。Ni60含15％SiC的熔覆层，含25％SiC的熔覆层的自腐蚀电流依次增大，且在当前条件下含25％SiC的熔覆层比含15％SiC的熔覆层自腐蚀电流高一个数量级，说明SiC含量打到25％时，熔覆层的耐0.3 mol/L NaOH溶液腐蚀性能显著变差。
图4 熔覆层在0.3 mol/L NaOH溶液中的极化曲缓
3 结语
1)熔覆层在NaCl溶液中的腐蚀电流随SiC加入量的增加而加大，熔覆层电极试样在做极化曲线的过程中先形成一个钝化区，后随着电压的增大，钝化膜破裂，发生一定量的点蚀。
2)在H2SO4溶液中，熔覆层也存在一段钝化区域，在低电位区间依然是不加SiC的Ni60自熔合金涂层腐蚀电位最小，耐蚀性最好。当电位较高时，熔覆层均出现大的活性溶解峰，且腐蚀电流较大，此时熔覆层耐蚀性较差。
3)在NaOH溶液中SiC的含量对熔覆层的耐蚀性更加敏感，当SiC含量从15％增加到25％时熔覆层的腐蚀电流增加将近一个数量级。SiC的加入会在一定程度上降低熔覆层的耐蚀性，这主要是由于熔覆层中发生了强烈的晶格畸变；组织的无序、晶界处析出杂质引起的界面能的增加；硬质相与熔覆层基体组织形成原电池。
