镀层表面形貌

[align=center][b]银饰品表面镀层分析[/b][/align][align=center]黄成(南京质检NQI)[/align] 银饰品由于其款式丰富，克服了其它贵重珠宝首饰高价格的缺点，价格适中，能够紧跟流行时尚，款式精美，精工细作，受到越来越多的消费者的欢迎。但由于银是一种比较活泼的贵金属，在空气中极易氧化变色，因而越来越多的银饰品通过对其表面进行处理，来达到缓解其氧化变色的目的。 目前，为了使银饰品表面呈现的光泽比纯银饰品更光亮，拥有更好的反光效果，在佩戴过程中不易氧化，通常会采用电镀的方法在其表面镀上一层金属镀层。本文主要通过化学分析，对表面含有镀层的银饰品进行破坏性检测，分析其镀层的主要成分。 在对样品进行破坏性检测之前，先通过X射线荧光光谱法定性分析样品成分，如图一所示。从图一中可以看出，通过X射线荧光光谱法，可以很明显的看到该样品中含有锑(Sb)的荧光光谱，说明样品中含有锑，但X射线荧光光谱法并不能够明确表明锑是最后电镀在纯银的表面，还是存在于纯银中。通过查阅资料，在所有的银矿中，硫锑银矿又称“深红银矿”，常见于铅锌银热液矿床中，往往为热液过程最后形成的矿物，是炼银的[url=https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%BF%E7%89%A9%E5%8E%9F%E6%96%99][color=windowtext]矿物原料[/color][/url]之一。这说明，存在含锑的银矿，而在银料提纯过程中，是否会发生锑并没有完全被分离，仍有微量的锑存在？[img=,625,504]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251453_01_3048281_3.png[/img] 在实验室中，通过对大量银饰品的分析过程中，经常能够发现银饰品中含有锑，为了进一步判断锑是电镀在纯银饰品的表面，起增加银饰品的光亮度，防止其氧化的作用，还是银料中本身就含有的。而在对其成品进行破坏性分析的过程中，并不能准确判断出锑的存在位置。本文通过同一类银饰品的成品和半成品的进行化学检测对比，简单说明了锑的存在位置。 按照GB/T 21198.5的标准流程，对改银饰品的成品和半成品进行处理，并通过电感耦合等离子体光谱仪进行分析，得到该银饰品的分析数据。图二和图三是该银饰品的成品与半成品的ICP-AES分析数据图。从图二中可以看出，在对成品样品进行ICP分析时，和空白试样进行对比，样品能够明显的检测出锑，存在很明显的峰强度。而再对半成品样品进行分析时，和空白试样进行对比，并没有峰强度。图二和图三的分析结果表明，锑(Sb)是在饰品加工完成后，再在表面电镀上的，其目的是增加其银饰品的表面光亮度、防止其氧化。[img=,690,303]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251454_01_3048281_3.png[/img][img=,690,299]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251455_01_3048281_3.png[/img] 最后，通过对该类银饰品的成品和半成品的进行分析，可以简单判断出锑(Sb)是在半成品的加工完成后，电镀在其表面上，增加银饰品的表面光亮度，防止其在佩戴过程中被氧化，大大提高了银饰品的美观程度和实用程度。

1、在腐蚀溶液总逐渐添加缓蚀剂后碳钢表面腐蚀形貌图1是Q235碳钢不同缓蚀剂的溶液中经过慢速动电位扫描达到孔蚀电位时的表面形貌。从图1可以看出，添加咪唑啉季铵盐后，金属表面孔蚀变化情况为小孔增多，但蚀孔深度有所下降，金属的溶解量减少。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271424_568111_2590289_3.png图1碳钢在含不同缓蚀剂的NaNO2+NaCl溶液中极化后的扫描电镜图2、未添加缓蚀剂时不同PH下碳钢表面孔蚀形貌不同pH条件下碳钢表面发生孔蚀时的表面形貌如图2所示。在pH =6.64时，蚀孔区域相对较集中，小孔周围覆盖有腐蚀产物，pH=10时试样表面蚀孔增多，但蚀孔一般较浅，蚀孔密集，有向全面腐蚀发展的趋势；pH=4时试验表面蚀孔区域与为发生孔蚀区域区分明显，孔蚀趋于多个连成一片，形成大的蚀坑。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271427_568114_2590289_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271427_568115_2590289_3.png图2不同pH条件下，碳钢在缓蚀剂溶液中的表面形貌3、 添加少量缓蚀剂时不同PH下碳钢表面孔蚀形貌当添加少量缓蚀剂时，不同pH条件下的孔蚀形貌变化如图3所示，与未添加咪唑啉季铵盐相比，试验表面在各个pH条件下小孔均有所增加，不同pH条件下的孔深变化情况基本与未添加咪唑啉季铵盐溶液体系保持一致。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271426_568112_2590289_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271426_568113_2590289_3.png图3添加少量缓蚀剂时，不同pH条件下的孔蚀形貌：(a)未调节pH；(b) pH =10；(c) pH=4 pH=7.02与pH=10时，试样表面小孔较多，且发生孔蚀的区域较大，当pH=4时，试样表面蚀孔明显减少，发生腐蚀区域较小，但是试样表面形貌变化较大，基本呈现坑蚀特征。4、缓蚀剂含量增加后，碳钢表面孔蚀形貌缓蚀剂含量增加后，不同pH条件下的孔蚀形貌变化如图4所示，与前两种体系相比：为确定pH条件下，体系蚀孔变浅，蚀孔数目相对于添加少量缓蚀剂时有减少，但仍比未添加咪唑时的蚀孔数目多；pH=10时，蚀孔数目明显减少，且深度变小；pH=4时，蚀孔深度和数目均减小，试验局部腐蚀得到明显的抑制。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271433_568116_2590289_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509271433_568117_2590289_3.png图4缓蚀剂含量增加后，不同pH条件下的孔蚀形貌：(a)为调节pH；(b) pH =10；(c) pH=4

镀锌卷板表面产生锈蚀原因分析 1 概况镀锌卷板牌号为DX51D+Z，规格：100cm×87cm，基材为低碳钢，厚度为0.5mm。放置一段时间后，打开包装发现有的镀锌卷板中表面出现不同程度的锈蚀和变色。对镀锌卷板产生锈蚀进行原因分析。2宏观观察对镀锌卷板进行宏观观察，发现卷板表面发生不同程度的锈蚀，有的锈蚀呈现大小不等的锈斑在卷板一侧出现，有的呈现成片发白区域，在卷板两侧均有，见图1。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071232_553973_2042772_3.png3 电镜微观观察及微区成分半定量分析对1#、2#、3#样品利用扫描电子显微镜及X射线能谱仪对表面进行微观形貌观察和微区成分分析，1#样品表面微观形貌，见图2、3，表面成分含有：C、O、Al、Zn等元素，见图4；2#样品表面锈蚀区域存在大量的腐蚀产物，见图5、6，表面成分含有：C、O、Mg、Al、Si、S、Cl、K、Ca、Fe、Zn等元素，见图7；3#样品表面有轻微腐蚀，形貌见图8、9，表面成分含有：C、O、Mg、Al、Si、S、Cl、K、Ca、Fe、Zn等元素，见图10，所含元素与2#样品锈蚀区域基本一致。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071233_553974_2042772_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071233_553975_2042772_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071237_553980_2042772_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071237_553981_2042772_3.png4 厚度测量将1#、2#、3#样品分别沿卷板截面进行金相磨制后，在光学金相显微镜下观察镀层并进行测量，检测结果见表1。通过观察发现2#样品表面有锈蚀区域，锈蚀程度有深有浅，锈蚀深的区域，基本看不到镀锌层，已经锈蚀到钢材区域，见图11~15。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071235_553978_2042772_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507071235_553979_2042772_3.png5 初步分析5.1根据提供的产品质量证明书，厚度为1.2mm家电用热镀锌无锌花卷的技术条件：锌层重量代号Z180，镀锌钢板镀锌层总厚度为25μm（根据GB/T 2518-2004连续热镀锌钢板及钢带标准中查Z180镀锌重量180g/m2 ，按照m=ρV, 锌的密度ρ=7.2g/cm3 ,计算出镀锌层总厚度为25μm）；而实际测量钢板表面的镀层总厚度不均匀，都小于25μm。5.2通过对钢板上切取的1#、2#、3#样品分别进行表面形貌和成分分析，发现正常区域表面较致密，成分主要含有Zn及少量Al，3#样品发白区域表面已有轻微腐蚀，2#样品锈蚀表面覆盖有一层腐蚀产物，2#与3#样品表面腐蚀产物基本一样，均含有O、Mg、Al、Si、S、Cl、K、Ca、Fe、Zn元素，说明镀锌钢板由于较薄的镀锌层存在孔隙，并在孔隙内因大气中的CO2、H2S、SO2 、Cl2及大气中酸、金属氧化物、碳化物、H2SO4等和其他盐类的微粒与水气形成电解质，如此形成电解池，在电化学腐蚀中产生碳酸盐、氯化物、硫化物等腐蚀产物，形成表面锈蚀。6 结论通过对镀锌钢板表面的锈蚀区域进行宏观、微观综合理化分析认为：镀锌钢板表面局部产生锈蚀的原因是镀锌层较薄，降低了镀层的抗腐蚀性能，导致钢板在潮湿的大气中局部过早的产生电化学腐蚀，形成表面锈蚀。