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关 键 词：化学镀，硫酸亚铁，显微硬度，耐蚀性 作 者：李伟臣 内 容： 化学镀Ni-Fe-P工艺的研究 李伟臣 (辽宁省产品质量监督检验院化工油品室，辽宁沈阳110032) 摘要：考察了镀液中FeS04的质量浓度对合金镀层沉积速率的影响，并通过金相显微镜对镀层表面形貌进行观察；采用硬度计和实验室浸泡方法分别考察了镀层的显微硬度和耐蚀性。结果表明：当镀液中FeS04的质量浓度小于2.0 g/L时，镀层的沉积速率虽然降低，但镀层的表面更加均匀、致密，表面质量更好，镀层的显微硬度和耐蚀性也得到提高；当镀液中FeS04的质量浓度大于5．O g/L以后，镀层的沉积速率最低，表面质量变差，镀层的显微硬度和耐蚀性均下降。 关键词：化学镀；硫酸亚铁；显微硬度；耐蚀性 中圈分类号：TQ 153 文献标识码：A 文章编号：1000-4742(2011)02-0020-02 0前言 Ni-P化学镀层由于具有良好的硬度和耐蚀性，在机械、电子、石油、化工等多个领域都得到了广泛应用[1]。但随着工业化进程的不断发展，对设备的使用环境要求也越来越严格，这对Ni-P镀层也提出了更高的要求。为了满足这种日益增长的需求，三元甚至多元合金是提高镀层性能的良好方法之一。本文在Ni-P镀液的基础上加入了FeS04，研究了制备Ni-Fe-P三元合金镀层的工艺，分别考查了镀层的表面质量、显微硬度和耐蚀性能，以期进一步扩展镍镀层的应用范围。 1实验 1.1实验工艺及设备 以Q 23s钢为基体材料进行化学沉积。 工艺流程：打磨试样→丙酮擦拭除脂→碱洗除油→水洗→稀硫酸活化→水洗→化学镀镍→水洗→吹干→检测。 化学镀镍液主要成分：硫酸镍20 g/L，次磷酸钠20 g/L，乙酸钠18 g/L，柠檬酸钠25 g/L，pH值5.0，(88±1)℃，1h，镀液中添加FeS041．O～5.0 g/L。实验中采用氨水或稀硫酸调节镀液pH值。 采用pHS-25型酸度计测定镀液pH值；采用HH-4型数显恒温水浴锅控制镀液温度。 1.2镀层性能测试 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。 采用金相显微镜对镀层表面形貌进行观察；采用HXD-1000 TMS型显微硬度计测试镀层显微硬度；在室温下将镀层浸泡在质量分数为3.5%的NaCl溶液中2天，然后计算镀层各自的腐蚀速率(mg·cm-2·h-l)。 2 结果与讨论 2.1 FeS04对镀层沉积速率的影响
图1 FeS04对镀层沉积速率的影响 图l为Ni-P镀液中加入不同质量浓度的FeS04后所得合金镀层的沉积速率曲线。由图1可知：当镀液中FeS04的质量浓度低于2.0 g/L时，沉积速率在10μm/h以上；当FeS04的质量浓度超过2.0 g/L以后，镀层的沉积速率开始下降；当达到5.0 g/L时，镀层的沉积速率已降到2.76μm/h。因此，从镀层沉积速率方面来说，镀液中FeSO4的质量浓度应不超过2．O g/L。 2.2 FeS04对镀层表面形貌的影响 图2为FeS04对镀层表面形貌的影响。由图2可知：当镀液中加入2.0 g/L的FeS04以后，镀层表面变得更加平整、致密，缺陷数量明显减少；而当镀液中FeS04的质量浓度增加到5．O g/L时，镀层表面看不到明显的胞状物，表面缺陷数量明显增加。因此，从镀层表面形貌上可以看出，镀液中FeS04的质量浓度不能太高。
图2 FeS04对镀层表面形貌的影响 2.3 FeS04对镀层显微硬度的影响 图3为FeS04对镀层显微硬度的影响。由图3可知：当FeS04的质量浓度增加到2.0 g/L时，镀层的显微硬度也有所增加。这主要是因为此时镀层的晶粒尺寸较小，镀层更加致密，从而改善了镀层的硬度；而当FeS04的质量浓度增加到5.0 g/L时，镀层的显微硬度反而下降得非常明显。这主要是因为此时镀层缺陷数量较多，漏镀严重，从而影响镀层的硬度。
图3 FeS04对镀层显微硬度的影响 2.4 FeS04对镀层耐蚀性的影响 图4为镀液中FeS04的质量浓度不同时所得镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡2天后的腐蚀速率曲线。由图4可知：当镀液中FeS04的质量浓度低于2.0 g/L时，随着FeS04的质量浓度的增加，腐蚀速率逐渐降低；而当镀液中加入5．O g/L的FeSO4时，镀层的腐蚀速率最大。这主要是因为此时镀层的表面质量最差，导致腐蚀介质很容易渗透入镀层到达基体表面从而加速了腐蚀。
图4 FeS04对镀层腐蚀速率的影响 3结论 镀液中添加适量的硫酸亚铁(≤2.0 g/L)，虽然降低了镀层的沉积速率，但可以改善Ni-P镀层的表面形貌、显微硬度和耐蚀性能。但当镀液中硫酸亚铁的质量浓度≥5．0g/L以后，镀层的表面质量明显变差，耐蚀性能和显微硬度都明显下降。 参考文献： [1]黎德育，黄久贵，武刚，等，化学镀镍和镍/金在微电子领域中的应用及展望[J].电镀与环保，2003，23（4）：7-9. 注：本站部分资料需要安装PDF阅读器才能查看，如果你不能浏览文章全文，请检查你是否已安装PDF阅读器！ |
