化学镀Ni-Cu-P工艺及性能研究

化学镀Ni-Cu-P工艺及性能研究

张云霞

(辽宁石油化工大学继续教育学院，辽宁抚顺113001)

摘要：三元舍金可以进一步提高Ni-P镀层的性能。在化学镀Ni-P基础镀液中加入CuS0₄，考察了CuS0₄对镀层沉积速率、表面相貌、显微硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明：CuS0₄提高了Ni-P镀层的沉积速率，减少了镀层表面的缺陷，改善了锭层的致密性和光亮度，提高了镀层的耐蚀性。

关键词：化学镀；硫酸铜；耐蚀性

中图分类号：TQ 153    文献标识码：A    文章编号：1000-4742(2011)02-0018-02

O前言

采用化学镀技术制备的Ni-P合金镀层由于具有硬度高、耐蚀性和耐磨性好等优点已应用于多个领域^[1-2]。但随着世界各国工业化的不断深化和发展，许多设备的使用环境也愈发苛刻，这也对Ni-P镀层的表面质量提出了更高的要求，而三元甚至多元合金镀层则是满足这一要求的有效方法之一^[3]。本文在化学镀Ni-P的基础镀液中加入了硫酸铜(CuS0₄)，研究了CuS0₄对Ni-P合金镀层的沉积速率、表面形貌、显微硬度及耐蚀性能等方面的影响，以期进一步扩展镀镍层的应用范围。

1  实验

1.1  实验材料

采用Q 235钢进行化学沉积。

1.2工艺流程

打磨试样→丙酮擦拭除脂→碱洗除油→水洗→质量分数为10%的稀硫酸活化→水洗→化学镀镍→水洗→吹干→检测

1.3化学镀镍工艺规范

硫酸镍25 g/L，次磷酸钠25 g/L，乙酸钠20 g/L，柠檬酸钠12 g/L，硫酸铜1.0 g/L，pH值5.0，85℃，1h。采用氨水或稀硫酸调节镀液的pH值。采用上海雷磁公司生产的pHS-25型酸度计测定镀液的pH值。

1.4测试方法

按照公式V=ΔW×l0⁴/(P·S·t)计算Ni-P合金镀层的沉积速率。式中：V为Ni-P合金镀层的沉积速率，μm·h^-1; ΔW为施镀前后试样的质量差，g；p为Ni-P镀层的密度，g·cm^-3，计算时取7. 80 g·cm^-3;S为试样表面积，cm²；t为沉积时间，h。采用TG 328A型电光分析天平称量试样施镀前后的质量(精确到0.1 mg)。

采用Leica金相显微镜对镀层表面形貌进行测试；采用HXD-1000 TMS型显微硬度计对镀层硬度进行测试，施加载荷为50 g，作用时间为10 s，测试5个点，然后取其平均值。

将Ni-P和Ni-Cu-P两种镀层分别浸泡在质量分数为3.5%的NaCl溶液中24 h，然后计算各自的腐蚀速率(g·cm^-2·h^-l)。

2  结果与讨论

2.1 CuS0₄对Ni-P镀层沉积速率的影响

表1给出了镀液中加入1 g/L的CuS0₄后，Ni-P和Ni-Cu-P镀层的沉积速率和平均沉积速率。由表1可知：Ni-Cu-P镀层比Ni-P镀层有着更高的沉积速率，表明镀液中的CuS0₄可以加速Ni-P镀层的沉积。这主要是因为加入CuS0₄后，铜可以与配位剂柠檬酸形成稳定的铜柠檬酸盐配位物及其配位物阴离子，起到缓冲剂的作用，从而提高沉积速率^[4]。

表l   Ni-P和Ni-Cu-P镀层的沉积速率

2.2 CuS0₄对Ni-P镀层表面形貌的影响

图1为Ni-P和Ni-Cu-P合金镀层的表面形貌。由图1可知：镀液中加入CuS0₄后，镀层表面的胞状物明显变得细小，分布更趋均匀，没有气孔、胞状物团聚等缺陷，镀层更为平整，致密性得到改善。肉眼观察两个镀层的表面，发现Ni-Cu-P镀层更加光亮。

图1  Ni-P和Ni-Cu-P镀层的表面形貌

2.3 CuS0₄对Ni-P镀层显微硬度的影响

表2给出了镀液中加入1 g/L的CuS0₄后，Ni-P和Ni-Cu-P两种化学镀层各自的显微硬度和平均显微硬度。由表2可知：两种镀层的显微硬度相差不大，表明加入CuS0₄后并没有降低镀层的显微硬度。

2.4 CuS0₄对Ni-P镀层耐蚀性的影响

图2为Ni-P和Ni-Cu-P两种合金镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀速率图。由图2可知：Ni-Cu-P镀层的耐蚀性好于Ni-P镀层的。这主要是因为Ni-Cu-P镀层的表面致密性更高，致密的镀层减少了腐蚀介质渗入到基体的通道，延缓了腐蚀介质与基体的接触时间，从而有利于提高镀层的耐蚀性能。

表2  Ni-P和Ni-Cu-P镀层的显微硬度

图2  Ni-P和Ni-Cu-P镀层的腐蚀速率

3  结论

当在化学镀Ni-P基础镀液中加入1．O g/L的 CuS0₄后，镀层的沉积速率得到提高；镀层表面的胞状物更加细小，表面气孔、漏镀等缺陷数量明显减少，镀层的致密性和光亮度得到提高；镀层的显微硬度变化不大，耐蚀性能得到改善。

参考文献：

[1]姜晓霞，沈伟，化学镀理论与实践[Ml.北京：国防工业出版社，2000:181-194．

[2] Veera B G,Palaniappa M, Jayalakshmi M, et al.  ElectroleSs    Ni-P coated on graphite as catalyst for the electro-oxidation of    dextrose in alkali solution [J]. Journal of Solid Skte    Electrochemistry, 2007, 11(12):1 705-1 712.

[3] Younan M M,  Aly I H M, Nageeb M T.Effect.of heat treatment on electroless ternary nickel-cobalt-phosphorous alloy[J]. Journal of Applied Electrochemistry, 2002, 32.(2).439-446.

[4]黄燕滨，赵艺伟，刘波，等．化学镀Ni-Cu-P合金镀层耐蚀性研究[J].电镀与精饰，2007，29（3）：7-10.

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