代铬电沉积镍-铁-钨合金的研究

摘要

介绍了当前代铬电镀工艺技术现状,对钨合金电沉积进行了深入了解与分析。电沉积钨合金镀层有众多优异的性能,如装饰性外观、高热稳定性、高硬度、高耐磨性、良好的耐蚀性、高电催化活性、良好的磁性能等,被认为是最有希望能代替镀铬的镀层之一。
　　 本课题通过电沉积方法制备了一系列Ni-Fe-W合金,用扫描电镜(SEM)观察了不同镍铁钨合金的微观形貌,用X射线能谱仪(XRF)定量测定了合金组成成分的质量百分比,用HVS-1000数显硬度仪测定镍铁钨合金的显微硬度,用CHI600B电化学工作站测定了镍铁钨合金的耐蚀性。研究了电沉积工艺条件如pH、温度、电流密度,柠檬酸钠浓度对电沉积镍铁钨合金组分、表面形貌、显微硬度、耐蚀性的影响。
　　 本研究主要有以下内容和研究结果:
　　 系统研究了pH值、电流密度、温度等工艺条件对Ni-Fe-W合金镀层组分和阴极电流效率和表面形貌的影响。在镍铁钨电沉积过程中,在一定范围内,镀层中铁和钨的含量变化趋势很相似,它们之间可能存在协同作用,镀层中的钨含量在15％-45 wt％的范围内变动。pH值对阴极电流效率和镀层形貌的影响较大,在pH在7到8之间,阴极电流效率和镀层形貌均发生了突变;温度对合金组分的影响较大,镀层中钨的含量随温度增加先增加后减小;温度和电流密度对合金表面形貌的影响较平和,随着参数值的升高,合金表面先变光滑细致后变粗糙。
　　 研究了络合剂柠檬酸钠对镍铁钨合金电沉积的影响。随着柠檬酸根浓度的增加,镍铁钨合金中钨和铁含量不断增加,镀层中镍含量剧烈减小。随着柠檬酸根浓度增大,镀液的缓冲能力增强,但是阴极电流效率逐渐下降,镍铁钨合金表面先变细致,合金镀层表面形貌在高于80g/L时,变得越来越粗糙不平。
　　 研究了工艺条件和柠檬酸钠浓度对镀层性能硬度和耐蚀性的影响。在工艺条件中,电流密度对镍铁钨合金的显微硬度影响最大,柠檬酸钠浓度升高会造成合金硬度下降,镍铁钨合金的显微硬度随pH变化与合金中钨的含量变化一致。可知在镍铁钨合金的表面形貌良好时,镍铁钨都有很高的显微硬度。确定了一个最佳的工艺条件是pH为8,温度为70℃,电流密度为7A/dm2,柠檬酸钠浓度为50 g/L,此条件下合金具有最好的耐蚀性。