研究了通过电镀的方法在钢基体上获得镍钨合金镀层的方法,通过镀层成分和镀层形貌研究了硫酸镍浓度对镍钨合金镀层电镀质量的影响.结果表明当硫酸镍浓度为40g/L时,镀层形貌最好,电镀质量最高.

电镀合金是利用电化学的方法使两种或两种以上的金属(也包括非金属)共沉积的过程.合金镀层是指含有两种或两种以上金属的镀层,为了得到合金镀层,可以采用热溶法、真空镀法、离子镀法、化学镀法、电镀法等[1].本文主要采用电镀的方法获得镍钨合金镀层.镍钨合金镀层硬度高、耐腐蚀、耐高温、耐磨,可以作为代铬镀层使用.水溶液里不能单独电沉积钨.电镀镍钨合金是在含有镍离子和钨酸盐的溶液里通过诱导共沉积的形式沉积出镍钨合金.当镀层中钨含量达44%时,镀层结构由晶态转为非晶态.

作者在大量实验的基础上,发现硫酸镍浓度的高低对电镀镍钨合金工艺的不同影响,并对各种硫酸镍浓度的镀层镍钨含量、镀层形貌进行了初步的研究.

1　实验材料及方法

1·1　实验药品和仪器

实验药品及材料:硫酸镍(分析纯)、钨酸钠、柠檬酸、镍板、钢片.

实验仪器:EDAX能谱仪、JSM-5610LV扫描电镜、电热恒温鼓风干燥箱、电子天平、恒温水浴、直流稳压电源、剪刀、游标卡尺、温度计、酸度计、玻璃棒、烧杯稳压稳流电源、电子天平、游标卡尺、pH试纸、漏斗、容量瓶、玻璃棒、烧杯.

1·2　镀液组成与工艺条件

镀液配方:硫酸镍20~60g/L;钨酸钠20g/L;柠檬酸80g/L.

工艺条件:pH6·5;温度60℃;阴极电流密度5A/dm2;电镀时间1h[3].

1·3　电镀工艺流程

电镀流程:预磨→水洗→碱洗→热水洗(85℃)→冷水洗→酸洗(20%H2SO4)→水洗→称重→电镀[4]1)预磨.先用粗砂纸去除基体表面覆盖物,再用细砂纸打磨,直到基体表面光亮平滑为止.2)碱洗.金属制品表面附有植物油或动物油碱洗的目的是除去这些油污,本实验用NaOHNa2CO3,Na3PO4除油.

3)酸洗.除去表面的氧化物,嵌入表面的污垢及附着在表面的金属杂质[5].

1·4　实验分组

硫酸镍浓度在20~60g/L之间变换,分别取20,30,40,50,60分别检测各浓度值的镀层的镍钨含量与镀层表面的SEM图.

2　实验结果与讨论

2·1　硫酸镍浓度对镀层中镍钨含量的影响镀层中的镍钨含量通过能谱仪(EDAX,JSM5610LV)进行测定,由此得出硫酸镍浓度对镀层中镍钨含量的影响,见图1.

加,镀层中钨的含量逐渐下降,当硫酸镍的浓度从20g/L增加60g/L,镀层中钨的含量从34·57%下降到28·50%.由于Ni-W合金镀层的优异性能很大一部分是由于镀层中钨的存在.因此从理论上说镀层的质量是应该下降的,综合各方面因素当硫酸镍浓度为40g/L时为最佳浓度.

2·2　硫酸镍浓度对镀层表面形貌的影响通过扫描电镜得到镀层表面的形貌图,见图2.由以上SEM图可以看出,各镀层表面均没有剥落现象,这表明薄膜与基体结合良好.而图2(c)的表面更均匀、致密、晶粒更小,说明硫酸镍浓度为40g/L时镀层质量更好.

3　结论

1)利用电沉积的方法在钢基体上获得Ni-W合金镀层.钨不能单独从其水溶液中沉积出来,可以通过镍的诱导作用与镍共同沉积,形成具有良好性能Ni-W合金镀层.

2)当硫酸镍浓度为说40g/L时镀层颗粒均匀,致密,形貌最好.

参考文献

[1]　安茂忠.电镀理论与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业出版社,2004:178.

[2]　张忠诚.电镀实用技术500问[M].北京:化学工业出版社,2007:113.

[3]　吴海玲.镍钨合金电镀工艺[J].电镀与涂饰,1998,17(3):22.

[4]　杨防祖,曹刚敏,郑雪清.镍钨合金电沉积的电流效率和镀层显微硬度[J].电镀与涂饰,1999,18(3):4.

[5]　徐加有.pH值对镁合金化学镀Ni-P合金的影响[J].表面技术,2007,(1):65-67.

   

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