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稀土元素在电镀技术中应用

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-30  浏览次数:651
核心提示:稀土元素具有独特的性质:高耐蚀性、高耐磨性、高磁性、超导性、高催化活性及高储氢性等,是现代科学技术中不可或缺的功能材料,有“工业味精”之称,用途十分广泛。

稀土元素具有独特的性质:高耐蚀性、高耐磨性、高磁性、超导性、高催化活性及高储氢性等,是现代科学技术中不可或缺的功能材料,有“工业味精”之称,用途十分广泛。我国有丰富的稀土矿藏资源,稀土储量约占全世界的80%,可谓得天独厚。

20世纪80年代初,我国科技工作者将稀土元素引入电镀领域。首先在镀铬电解液中加入稀土添加剂,以RE3+代替Cr3+,大大改善了镀液性能,使铬的沉积速度加快,提高了阴极电流效率,改善了镀液的覆盖能力和分散能力,降低了槽电压、镀液工作温度和铬酐的质量浓度,使传统镀铬工艺前进了一大步,开创了稀土元素在电镀中的应用先例。

此后,稀土元素在电沉积过程中的研究就成为电化学工作者关注的热点之一,新的成果不断涌现,多种稀土添加剂相继问世,其应用也日趋广泛。简要归纳起来,有以下方面:

1)单金属电镀除镀铬外,在镀锌镀铜电解液中加入稀土添加剂可使镀层晶粒细小致密,耐蚀性能提高;在镀锡中加入铈的化合物,除使镀层光亮细致,并改善了可焊性和抗氧化性外,还能防止“锡瘟”的发生,保证锡镀层在电子元器件使用中的安全可靠性。

2)合金电镀在广泛使用的碱性镀层Ni-Fe合金电镀液中添加少量的钪、镨及钕的化合物,可以增强镀液的稳定性,提高阴极电流效率,镀层均匀细致,平滑光亮;在Zn-Ni合金电镀液中加入铈,可以提高镀层中镍的质量分数,同时提高了镀层性能;此外,用电沉积方法得到铈的质量分数为0.1%~0.5%的Sn-Ce合金镀层,不仅防变色性能和焊接性能优良,还可有效地防止“锡须”的生成。

3)电刷镀在电刷镀镀液中添加不同种类的稀土元素离子可以起到催化剂的作用,加快了电极反应速度,提高了镀层的耐磨性和耐蚀性,应用到再制造工程中,起到了良好的作用。

4)化学镀在化学镀工艺中应用稀土添加剂,可以提高镀层沉积速度,增强镀液的稳定性,延长使用周期。较突出的例子是在化学镀镍中应用含铈的添加剂,可使Ni-P合金镀层性能提升,热处理后镀层硬度可达1000HV以上。

5)复合电镀复合电镀是近年来兴起的表面处理新工艺。研究表明:在某些化学复合镀工艺,将适量的稀土化合物加入镀液中,显示出独特的优势,促进了不溶性的固体微粒与金属离子共沉积,提高了固体微粒在镀层中的质量分数,增强了镀层的硬度和耐磨性。如在镀铬液中加入稀土促进剂,电沉积Cr-SiC复合镀层,其耐磨性能高于铬镀层60%;再如电沉积Ag-La2O3银基复合镀层用于电器开关的触头制造,取代纯银触头,大大提高了耐电蚀烧伤能力。

6)金刚石工具在电镀金刚石工具工艺中,加入镧、铈等稀土元素,可以提高金刚石与胎体的结合力,增强工具的切削性能。

总之,稀土元素在电镀技术中的应用已取得令人嘱目的成果。稀土元素使用的特点是用量小而作用大。这对提高镀层性能,节约资源和环境保护十分有利,可以预料,稀土元素在电镀技术中应用,特别是在一些功能性镀层的研发和应用中,潜力很大,前景十分广阔。

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