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镀镍磷合金概述:国内外镀镍磷合金发展概况

放大字体  缩小字体发布日期:2012-03-01  浏览次数:721

(1)功能性合金电镀的新发展近年来,利用合金镀层特有的性质,发展成为功能性电镀为中心的表面处理工艺。对工业材料性能要求越来越高,单金属镀层越来越不适应,对具有各种特性的合金电镀寄予了很大希望,对功能性电镀进行了大量的、深入的研究。目前使用的各种功能性电镀合金见表1。

表1各种功能性电镀合金

 分类

   功能

  电镀合金

 

力学性能

 

硬度

润滑性

耐磨性

Ni-P、Ni-C0、Ni-W

 Sn-Cu、Cu-Ph

 Ni-C0、Fe-P

 

 

电磁性能

 

电导性

电阻

磁性

低接触电阻

Au合金、A9合金,Cu合金

Ni-P、Cu-Ni

 Ni-P、Ni-Co

 Au合金、Ag合金

 

物理性能

 

 

焊接性

 

Sn-Ni、Ni-Pd

Sn-Pb、Sn-In、Sn-Ni

Ag合金、Au合金

 

化学性能

 

耐蚀性

Sn-Ni、Ni-P、Zn-Fe

 Zn-Ni、Zn-Ti

   (2)功能性电镀合金的特点

①可制取高熔点金属与低熔点金属的合金,如Sn-Ni合金。

   ②可得到热熔法不能制取的合金,如Ni-P合金。

   ③可制得平衡状态图中不存在的金属间化合物,如Sn-Ni合金。

   ④可制得比热熔合金硬度更高、耐磨性更好的合金,如Ni-P、Ni-C0合金。 

   (3)勃伦纳方法镀镍一磷合金

   1946年由勃伦纳(A.Brenner)发明镍磷合金电镀法[2]一直到目前仍在使用。此法与化学镀法不同之点是:亚磷酸仅作为镀层中磷的来源,金属镍是靠镍离子在阴极上得到电子还原而生成。   

   (4)勃伦纳方法的优点

   ①在低温下合金析出的速度较大。

   ②镀液稳定性好,金属镍离子的还原与亚磷酸无关,仅提供磷的消耗。

③镀液成分简单,使用寿命较长。   

④镀层平滑,光泽性良好,耐磨、耐蚀好。

⑤可控制镀液中亚磷酸添加量,调节镀层中的磷含量。

⑥沉积速度快,可沉积较厚的镀层。

   (5)勃伦纳工艺存在的问题限制其广泛应用。

   ①pH低、Cl-含量高,导致镍阳极溶解速度大,造成镀液中镍浓度迅速上升。

   ②若采用不溶性阳极,则Cl-析出形成Ct2气,将氧化亚磷酸,使镀液中亚磷酸迅速下降;

  ③阴极反应有镍和氢还原,pH不断上升,pH 3.5以上出现亚磷酸镍沉积。      

④镀液分散能力和深镀能力较差。

   (6)黄清安等的新亚磷酸体系电镀镍磷合金工艺[l]

   ①基于对亚磷酸体系电镀磷一镍合金过程中磷析出的特性,新工艺提高了镀液中的亚磷酸的用量,使磷一镍合金镀层中含磷量达到10%~l3%。

   ②新工艺采用了络合剂和稳定剂,降低了镀液中氯离子的含

量,以及采用了阳极电流偏流元件,使镀液稳定性提高。

   ③新工艺在光亮电流密度范围、镀液极化度、分散能力、深镀能力、耐蚀性比勃伦纳的工艺好。但电流效率低些。

   (7)2004年沈阳理工大学张春丽、周琦等提出在镀镍液中加入次磷酸钠获得镍磷合金镀层,比亚磷酸型镀液有更好的光亮度、更快的镀速及更高的镀层硬度[5]

   (8)武汉大学黄清安、高士琼、宋毓秀等于1995年对镍磷合金镀液稳定性作了探讨E9]

   他们成功找瓤改型DSA电极,在酸性亚磷酸体系中使用稳定,对氧析出有良好的催化作用,它与镍阳极配合使用可以使镀液的pH和镍离子浓度稳定,从而解决勃伦纳溶液的不稳定。

   (9)北京科技大学卢燕平于l993年用线性极化法、交流阻抗法研究电沉积Ni-8.7P合金和Ni-19.2P合金在1mol/L HCI溶液中的电化学行为D03,表明Ni-19.2P非晶态合金稳定电位高,极化阻力和反应阻抗大,腐蚀速率小,具有优良的耐蚀性。

   (10)燕山大学邰光杰等研究不同磷含量的镍磷合金镀层在氯化钠介质中的耐蚀性[ll],电沉积镍磷合金镀层的耐蚀性随镀层中磷含量的增加而增强,其耐蚀机理与表面磷化钝化膜的生成及溶解有关。

(11)邰光杰等发现电沉积镍磷合金镀层初期沉积受基体材料组织的影响,优先在晶界及渗碳体表面形核,以纳米尺度的晶粒聚集形成多晶体,在侧向二维生长的同时也进行三维方向新一层多晶体的生长[12]。

参考文献 

2 Brenner A,Electrodeposition of Alloys.V01.2:457,Academic Press,1963

11邵光杰,秦秀娟,李慧,荆天辅,姚枚.电沉积Ni-P合金镀层耐蚀性的研究.电

镀与耩饰,2001,23(3):5~7

12邵光杰,董海峰,王凤彦,姚枚,安茂忠.基体组织对NFP合金电沉积行为的影响,

2004年全国电子电镀学术研讨会论文集,l96~200

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