电镀Ni-W合金镀层及其性能研究与结构分析

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Ni-W合金镀层具有优良的耐蚀性、耐热性和耐磨性,良好的Ni-W合金镀层可以用以取代硬铬镀层从而减小对环境的污染。本文主要用电沉积的方法在铜基体上获得Ni-W合金镀层,研究了改变镀液组成和工艺条件对电沉积Ni-W合金镀层的组成及其应用性能的影响,并做了简要分析;运用经典的Stoney法测量镀层的内应力,全面研究了工艺参数的改变对镀层内应力的影响;利用全浸失重法研究了镀层中钨的含量对镀层耐蚀性的影响;应用电子探针和X射线衍射(XRD)等现代材料测试方法研究了镀层的组成和组织结构,分析了各工艺参数对镀层组成的影响以及镀层中钨含量对镀层组织结构的影响。试验结果和理论分析表明: 1.阴极电流密度对镀层组成的影响最为明显,在1A/dm2~10A/dm2范围内,随着电流密度的增大,镀层中钨的含量逐渐从4.32%增加到37.6%,镀层的硬度也随之增大。电流密度的升高还使得电沉积的速度和镀层的内应力增加,但电流效率有所降低。 2.镀液温度对镀速、镀层钨含量和内应力的影响不是呈现单调增加或减少的趋势,随着温度从45℃升到85℃它们都是先增加后减少,镀层中的钨含量和镀速65℃时出现一个最大值,镀层内应力的最大值则出现在75℃。镀层的硬度受温度的影响不明显。 3.镀液中硫酸镍的浓度增加,镀层中钨含量随之降低,镀层的硬度、镀速随之增大。镀层中的钨是由镀液中的WO42+还原产生,受镍原子的诱导沉积,随着钨酸钠浓度的增加,钨酸根离子浓度增加,被诱导共沉积的钨原子增多,沉积层钨含量升高,镀层的硬度也增大。镀层的内应力随着镀液成分的改变也出现相应的变化,当镀液中硫酸镍和柠檬酸的浓度增加时,镀层内应力都出现先增加后减小的趋势;而随着钨酸钠浓度的增加,镀层内应力则是单调增加的。 4.随着镀层中钨含量的增加,Ni-W合金镀层在酸、碱、盐中的耐蚀性都得到了提高。在腐蚀介质中由于Ni-W合金镀层表面生成一层由含结合水的Ni的氢氧化物Ni(OH)2及WO3组成的薄膜,从而使得该镀层在碱中的耐蚀性要好于在酸和盐中的耐蚀性。
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