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电镀镍磷、镍钨及镍钼非晶态合金

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-06  浏览次数:2302
核心提示:电沉积Ni—P非晶态合金的研究较多。表4—8—2列举了Ni—P合金的镀液组成及工艺条件。镀液中各成分的作用:

一、电镀非晶态镍磷合金

电沉积Ni—P非晶态合金的研究较多。表4—8—2列举了Ni—P合金的镀液组成及工艺条件。镀液中各成分的作用:

1.硫酸镍

镀层镍的主要来源,其含量对镀层镍/磷的含量比、沉积速度和镀层外观均有影响,含量过高时,沉积速度加快,但表面粗糙,镀层磷含量降低。

2.氯化镍

氯离子是阳极活化剂,可以降低或防止镍阳极的钝化,保证镍阳极正常溶解。用氯化镍做阳极活化剂还可以提供部分镍离子。在保证阳极正常溶解的情况下,(应)尽量减少氯化镍的加入量,因为氯离子容易增加镀层的应力,其成本较高。

表4—8—2电镀Ni—P合金的镀液组成及工艺条件

电镀Ni—P合金的镀液组成及工艺条件

3.亚磷酸或次亚磷酸钠

作为合金镀层中磷的主要来源,随着其含量的增加,镀层磷含量增加。用亚磷酸时,镀液较稳定,镀层光亮,且结合力好,但镀液分散能力和覆盖能力较差;使用次亚磷酸钠时,镀液的分散能力和覆盖能力较好,但镀液稳定性差。

4.磷酸

可以起到稳定镀液中亚磷酸含量的作用,使镀液中亚磷酸含量不致于降低太快,便于镀液的维护6磷酸还可以起到缓冲剂的作用,稳定镀液的pH值。

5.配合剂和添加剂

配合剂和镍离子形成配合物,提高阴极极化,改善镀液的分散能力,对Fe3+杂质有一定的隐蔽作用,对稳定镀液中Ni2+离子的浓度有一定的作用,还可以提高电流密度;添加剂的作用是提高阴极极化,使镀层光亮并可适当降低镀层的脆性。

二、电镀非晶态镍钨合金

钨可与铁族金属发生诱导共沉积,在一定条件下形成镍钨非晶态合金。它在高温下耐磨损、抗氧化、具有自润滑性能和抗腐蚀性能。可用于内燃机汽缸、活塞环、热锻模、接触器和钟表机芯等工件上。镍钨非晶态合金的镀液组成及工艺条件见表4—8—3。

表4—8—3Ni—w非晶态合金镀液组成及工艺条件

非晶态合金镀液组成及工艺条件

1.镀液中w含量对镀层中w含量的影响

随着镀液中w含量的增加,镀层中w含量上升,并趋于稳定。镀层结构由晶态逐渐转变为非晶态,当镀层中W含量大于44%时,镀层是非晶态。

2.配合剂对镀层成分的影响

有机酸与氨基配合物是镀液中两种主要的配合剂,有机酸配合剂是作为Ni2+和W042-的配合剂而添加的,其加入量必须大于镀液中(Ni+w)摩尔数之和,以防止镀液中钨酸沉淀析出,当有机酸的加入量从(Ni+w)摩尔数的l.0增加到1.4倍时,镀层中w含量及阴极电流效率略有降低,而镀层的光亮度增加,有机酸的添加量取镀液中(Ni+w)摩尔数的l.0倍~l.2倍为适当。

3.氨基配合物的影响

氨基配合物是一种含(NH;)基团的化合物,其添加是为了提高阴极电流效率,加速Ni—w合金共沉积。随着镀液中氨基化合物的增加,镀层中w含量开始明显减少,继续增加氨基化合物的加入量,镀层中的W含量基本不变。阴极电流效率明显增大。当氨基化合物的量继续增加时,阴极电流效率也基本不变。

4.镀液pH值对镀层组成的影响

当镀液的pH值为5~7时,镀层为非晶态结构,此时镀层中w含量大于44%。而当pH值≤4及pH值>18时,镀层均为晶态结构。可见,只有在弱酸性和中性溶液中才能获得Ni—w非晶态镀层。

5.镀液温度对镀层中w含量的影响

随着温度的升高,镀层w含量升高,当镀液温度大于50℃时,镀层均为非晶态结构,此时镀层w含量均大于44%。而当温度低于40%时,只能获得晶态镀层,镀层中W含量在44%以下,当W的含量达到44%时,Ni—w非晶态合金结构形成,Ni和w均以零价态形式存在,且应力变小,缺陷减少。可见,决定镀层结构的关键因素是镀层中w含量,当达到44%以上时,镀层结构由晶态过渡到非晶态。

三、电镀非晶态镍钼合金

非晶态Ni—M0合金镀层具有优异的耐蚀性能、耐磨性能、力学及电磁学性能。用电沉积制备Ni—Mo系非晶态合金镀层是最为简便经济的方法,M0不能单独从水溶液中沉积出来,但它能与铁族金属共沉积,

即所谓诱导共沉积。国内目前研究开发的主要为柠檬酸型,其镀液组成及工艺条件见表4—8—4。

表4—8—4.Ni—M0非晶态合金的镀液组成与工艺条件

非晶态合金的镀液组成与工艺条件
非晶态合金的镀液组成与工艺条件

Ni—M0合金镀层非晶态的转变点为Wmo>25%,但当Wmo>40%时,易获得非晶态结构。.针对镀层中钼含量增加带来的镀层发黑、脱皮这一矛盾,宜采取镀前小电流电解措施来改善。

镀液组成和工艺条件对合金镀层成分有很大的影响。

1.镀液中金属浓度比的影响

随着阴极电流密度的增加,镀层中M0含量略有下降,镀液中金属浓度比(M0/Mo+Ni)较低时,随着镀液中M0含量的上升,镀层中M0含量也随之上升,这意味着M0与Ni有着相同的沉积倾向。当金属浓度比较高时,Mo在镀层中的含量上升较快,但电流效率急剧下降。

2.铵离子的影响

氯化铵在Ni—M0共沉积中起了重要的作用。它大大提高了阴极电流效率,同时也降低了镀层中M0的含量。

3.电流密度的影响

阴极电流密度对镀层中M0含量的影响不大,随着电流密度的升高,M0含量略有下降。在相当宽的金属浓度比范围内,镀层成分基本恒定,随着电流密度的升高,M0含量仅略有下降。

4.pH值的影响

高电流密度在pH值为9左右时取得最低的M0含量,而低电流密度下则随着pH值的上升Mo含量下降。柠檬酸是一种较弱的多元酸,pH值对其电离有很强烈的影响,从而会影响到金属配离子的形成和种类,这是pH值有上述影响的主要原因。

提高温度可使M0含量上升,电流效率下降,特别是当电流密度较高时更甚。因此,对于所研究的电解液体系,温度控制在室温为宜。因此,必须将镀液温度严格控制在工艺范围内。

中等强度的搅拌使M0含量上升大约3%,低电流密度3A/dm2—8A/dm2时,对电流效率几乎无戥响,高电流密度时12A/dm2~20A/dm2,电流效率大约上升6%。搅拌有利于M0的沉积。

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