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钴合金

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-08  浏览次数:864
核心提示:具有重要工业应用价值的二元钴合金包括钴与金、钼、镍、磷、钨和锌的合金,“硬”磁三元合金在计算机中有着重要的应用。

表13-8列出了Brenner[1]描述的二元钴合金电镀工艺及说明,这是l960年以前的主要研究指南,Safranek[3]讨论了钴和钴合金镀层的物理和力学性能,他的这本著作直到1983年还是这项工作有用的资料来源,对比表l3—1和表l3—8可以看出,人们对镍合金的研究比钴合金多得多,Morra1研究了钴和钴合金镀层性能与镀液之间的关系[93]。

具有重要工业应用价值的二元钴合金包括钴与金、钼、镍、磷、钨和锌的合金,“硬”磁三元合金在计算机中有着重要的应用。

(1)金-钴合金。金含量>99%(质量分数)的金钴合金用作工程镀层,少

表13-8 早期电镀二元钴合金的主要研究工作[1]

早期电镀二元钴合金的主要研究工作

量的钴起增硬剂作用,可以从酸性氰化物镀液中获得这种镀层[94],镀层的厚度为1~40pm。钴一硬金层在电子及其相关工业中有许多用途,最重要的是在印刷和刻蚀线路板、半导体、接触和连接件上的应用。

(2)钴-镍和钴-镍-铁合金。表13—9列出了电镀含Ni50%的钴合金的镀液,以瓦特槽液为基础,用钻代替部分镍,镀液中钴离子浓度升至10g/L以上,合金镀层的镍含量则降至50%以下。钴-镍和钻-镍-铁合金镀层的有效磁性应用于计算机工业中信息储存元件的制造中,少量的非磁元素,如M0、Cr、W、Zn、P、Sb、As、Bi在控制镀层磁性中有重要作用[95]。

(3)钴-钼合金。表13—9列出的镀液能够电镀钼含量约40%(余量为钴)的合金镀层,全面研究这种含柠檬酸钠的氨性镀液[9 6],与纯钻相比,这种合金镀层的硬度和抗高温氧化性能都得到了提高,虽然其工业应用范围还不太明了,但已有商品化专用工艺。

表13—9一些典型的钴合金镀液

一些典型的钴合金镀液

       (4)钴-磷合金。Benner及其同事[97]描述了磷含量达到l5%的合金镀层,表13—9所列镀液可以电镀磷含量约5%的合金镀层。磁性钴-磷合金已经在计算机工业中得到应用,磷含量7%的钴合金镀层具有较高的矫顽磁力(>8000e)[98],经热处理后其矫顽磁力还将提高。钴-磷合金镀层与镍-磷合金镀层一样,特别是经热处理后具有超强的硬度和优异的耐蚀性。

(5)钴-钨合金。钴-钨合金镀层因其高温强度和抗氧化性能而被广泛研究,表13—9所列镀液可以电镀含W30%的合金镀层,含W28%的合金镀层经700℃热处理后的强度达500MPaE99]。

(6)锌一钻合金。用于制造汽车车身的成圈钢带经连续电镀含Co<1%的锌-钴合金作喷涂的底层[l00],锌-钴合金镀层的耐蚀性比纯锌强,获得的镀层可以比纯锌厚,锌-钴合金镀层具有锌-镍合金镀层的优点,并已用于工业生产中。

(7)钴复合镀层。Kedward[l01]描述了含碳化铬弥散粒子的钴基复合镀层,该复合镀层在高温下具有高耐磨性,已经应用于飞机零件的制造中。可以制备出含氧化铝粒子的钴基复合镀层[102]。

13.2.3 结束语

水溶液电镀、周期调节沉积电位电镀层状合金镀层、多层镀层和复合镀层的热处理等这些有效技术,通过电化学方法几乎可以制备任何镍和钴合金,有些技术在本章中没有涉及,如熔盐和有机电解液的电沉积,自动催化沉积镍多元合金。

镍合金电镀比钴合金电镀重要,并且应用广泛,这是几乎不容置疑的事情,总的说来,合金电镀25年来已获得大规模应用,最值得注意的是锌-镍和镍-钯合金成功地应用于工程上。

含少量Ni、Fe和其他元素的钴基合金具有“硬”磁性能,镍-铁合金镀层具有“软”磁性能,它们在计算机工业中尤为重要,甚至可以这样说,没有电化学技术,计算机工业就没有如此快速发展。

合金电镀工艺能否成功地工业化,通常还受非技术因素的影响。金价的迅速升高导致镍-钯合金电镀的发展,镍-锌合金的电镀受环境因素的影响,例如,在美国必须取代镉,并且替代物能够改善汽车质量,锡-镍合金电镀不断引人关注是出于环境和健康因素的考虑,而且该工艺还具有极好分散能力的优点,计算机工业的特殊需要使得镍-铁和钴基合金电镀的使用得到增长。

将来,合金电镀会变得更加重要,最有前途的领域是组成调制合金镀层的研究和开发,这种合金镀层具有不同寻常的磁性,而且可用作中子散射、磁性记录仪表、磁阻检波器和各种传感器的干扰阻挡层[103]。

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