化学镀镍的工艺流程篇1

【关键词】化学镀；纳米化学复合镀；印制电路板；分散

化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点，以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。

纳米化学复合镀，选择合适的化学镀溶液，将纳米粒子加入镀液中，形成化学镀金属与纳米粒子共沉积。纳米化学复合镀层结晶细致、孔隙率低、镀层均匀、镀液深镀能力好、化学稳定性好，已广泛用于军工产品的表面处理。突出的例子如军用管道阀门、低压水室内外表面电镀、引信装置、追击炮雷管、近炸引信、坦克炮塔轴承、雷达波导管、军工常规紧固件、航空航天工业等。其中军用设备弹射机的工作环境非常恶劣，飞机发动时的高温气流冲刷轨道，弹射时的巨大的作用力，海洋气候条件的腐蚀，使得弹射系统仅能使用6～12个月。现采用的表面处理工艺是：正确前处理后的弹射机罩，在电镀镍后，纳米化学复合镀100um，然后再电镀镉12.5um，并经铬酸钝化。这样的复合涂覆保护层，具有很好的耐磨和抗微振磨损性能，弹射系统的使用寿命可延长至14～18年，即增加18倍。

我国的化学镀工业起步较晚，但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力，现已拥有了较成熟的工艺和经验，并在民品上获得了一定程度的实用化。特别是化学镀Ni-P工艺已基本成熟，广泛应用于PCB、五金电镀等领域。本文重点研究纳米化学复合镀Ni-P，以六水合硫酸镍为主盐，以次亚磷酸钠为还原剂，配合纳米金属化合物，并添加一定量的络合剂、稳定剂、缓冲剂、加速剂等，在基材上形成纳米化学复合镀层，研究复合镀层的性能。

一、技术原理

化学镀Ni-P合金是利用催化还原机理在基体表面沉积合金的表面处理工艺，由于化学镀Ni-P合金镀层具有镀厚均匀性好、耐磨、耐腐蚀、结合力高等显著特点，该技术在表面工程领域受到普遍关注。

化学复合镀时，纳米粒子与合金的共沉积过程，一般研究认为分以下几个步骤完成:

(1)镀液中的分散粒子随溶液流动(搅拌)传送到镀件表面，并在液流冲击作用下在镀件表面发生物理吸附。

(2)粒子粘附在镀件上。粘附于镀件的粒子，必须能延续超过一定时间，才有可能被化学沉积的金属俘获。根据Guglielmi提出的两步吸附理论，粒子在基底表面存在强吸附和弱吸附两部分。这个步骤除与粒子的附着力有关外，还与流动的溶液对粘附于镀件上的粒子的冲击作用以及金属沉积的速度等因素有关。

(3)吸附的粒子在活性金属表面上被还原析出的金属埋没在镀层之中，逐步形成复合镀层。

纳米粒子之所以能进入化学镀层是粒子与镀液的流体动力场、浓度场以及与金属晶体的生长表面之间的极其复杂的相互作用的结果。

纳米化学复合镀的种类众多，用常规的物理冶金方法制备金属基复合材料时，较难解决粒子的分散和在复合材料中的均匀分布，并保证粒子有较高的含量。而通过向化学镀溶液中添加纳米粒子进行复合镀，可以在较低的温度下获得含有第二相的化学复合镀层。根据Stokes公式，溶液中的粒子尺寸越小越容易悬浮，加之超细粒子特别是纳米粒子具有小尺寸效应和表面效应，在很小的外力作用下即可使得纳米粒子在溶液中悬浮。

在化学镀溶液中添加适量的表面活性剂，采用适当功率空气搅拌，可以使得超细粒子在镀液中充分悬浮，为制备纳米粒子分布均匀的化学复合镀层创造了条件。但粒子加入到化学镀溶液之后会影响镀液的稳定性，为了以较高的效率获得满足要求的化学复合镀层，需要稳定性较高的长寿命化学镀Ni-P合金溶液。就纳米复合镀Ni-P合金来说，所选取的纳米颗粒有金刚石、Si、SiC、氧化铝等。本研究采用TiO2作为纳米粒子添加剂，并在现有的化学镀Ni-P合金配方NMP系列的基础上，添加纳米TiO2以制备Ni-P-TiO2合金复合镀层。

二、工艺研究

A.配方研究

纳米化学复合镀配方的研究，确定纳米粒子材质和粒径，研究项目产品化学复合镀液的组成、获得稳定优化的产品配方；获得纳米复合镀小试工艺技术，小试产品性能达到指标要求。过程如下：(见图1)

纳米TiO2是一种具有多功能的半导体材料。在国内已经出现批量生产，供给范围广，价格较低。但由于纳米微粒本身的性质(尺寸小、比表面积大、表面能高)，在液相介质中受范德华力的作用极易发生团聚，使其优异的性能不能得以充分发挥。

因此，纳米粒子在镀液中的分散非常重要，是复合镀的重点和难点。为解决这一难题，本产品的镀液中含有特别的表面活性剂，以改变微粒的分散均匀性、亲水性、电极电位等。促进微粒与金属离子的共沉积，获得性能更好的镀层。

化学镀镍的工艺流程篇2

关键词：石油钻采装备；替代；镀硬铬；表面处理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.033

一直以来，铬镀层不仅用作装饰涂层，而且还可充当机械零部件的主要耐蚀涂层。其中电镀硬铬镀层主要用于修复某些破损部件，且应用成效显著。但电镀硬铬工艺却可能带来环境问题，这是因为镀铬工艺所需铬酸溶液可能生成含铬酸雾与废水，并还存在诸多不足。研究人员长期以来都在试图寻找一种替代工艺，截止到当前，已研制出许多工艺，同时得到了高度应用。

1电镀铬工艺当前存在的问题

对于石油钻采设备而言，主要应用电镀铬进行表面处理。镀铬凭借成本低廉、工艺操作简单等特定在耐磨性涂层重得到了广泛应用。常规条件中，耐大气辐射所用电镀硬铬层实际厚度大小介于20-40μm之间，而腐蚀性化学物质所用镀铬层实际厚度大小则介于50-75μm之间。虽然镀硬铬具有优良的整理性，但并不优秀，具体存在下述问题：其一，在质量平稳性控制方面，表现出不适性，加工成品各不相同，严格规范产品质量管控工作；其二，镀铬自身的硬度情况与抗蚀性均无法满足现下公司所提出的标准。镀铬层基于应力作用极有可能出现剥落和失效等问题。同时，电镀铬环节还会因铬离子引发环境污染。由此可知，基于电镀铬工艺进行改进，发展研究相关替代工艺十分必要。下面本文将重点阐述几种替代工艺，下述工艺既具有一定优势，也存在局限性。

2表面处理替代工艺

2.1热喷涂

石油化工设备内部的轴类零件主要借助Co-WC合金取镀硬铬，这显著改善了产品品质。此工艺涉及的超音速火焰喷涂不仅适用性好，而且涂层孔隙率不高，能够获得优良的膜层。它主要具有下述特点：粉粒温度不高、氧化不强，然而只适合应用在金属粉末和陶瓷粉末中；粉粒运动高效；粉粒尺寸不大、分布范围狭小；涂层结合强度与致密度均较为优良，不会出现分层现象；涂层自身的粗糙度低下；喷涂距离能够在较大范围出现变动，但不会对喷涂质量产生任何影响；喷涂效果优良，便于操作；噪音显著，应配备隔音与防护装置。

此工艺属于新技术，并在防腐、修复以及机械制造过程得到了高度应用，能够应用在船舶、桥梁与造纸等不同领域；能够应用在机械制造过程零件尺寸异常的恢复和模具高效制造中；能够在某种程度上取缔电镀工艺。其应用会带来显著的效益，然而，热喷涂也具有一定缺点，具体如下：设备成本大、涂层超厚无法有效控制、不能有效处理复杂繁琐的集合结构，可应用在大型、形状较为单一的零部件中。

2.2化学镀

化学镀也被叫做无电镀，在还原金属粒子时所需电子为经由化学反应直接形成于溶液内部的。它和电镀相比具有优良的均镀能力，能够应用在相撞繁琐、存在内控内腔镀件上，孔隙率不高，化学镀层大多具有较强的耐蚀性，且耐磨性优良。石油钻采设备时常应用化学膜，具体卫镀镍、Ni、P镀，其中镀镍、P镀层，硬度能够达到550HV，其耐磨性显著，无论在何种磨损情形中，化学镍镀层均具有显著特色，可在大多数情形下能够取代硬铬，充当抗磨镀层。另外，化学镀和电镀的基本差异为化学镀镍层十分均匀，对于镀液可浸泡的，只要溶质完全交换，则镀层便非常均匀，近乎能够达到仿形目标。电镀不能对形状繁琐工件进行全表面施镀处理操作，然而，化学镀却能够对各个形状工件施镀。高磷含量化学镀镍层是非晶态，且镀层表面不存在一点晶体间隙，但电镀层作为代表性晶态镀层，具有晶间间隙。电镀由于存在外加电流，因此，其镀速远远超出化学镀，对于厚度一样的镀层，电镀优于化学镀。化学镀层的整体结合力也超出了电镀层。化学镀因大量运用添加剂，不涉及有害物质，相对而言较为环保。对于化学镀，现下市场上仅仅有纯镍磷合金这一种颜色，但电镀却有不同的色彩。

镍磷镀即便在石油化工领域得到了广泛应用，同时，耐蚀效果优良，但工艺相对复杂，应进行后续热处理操作，且无法达到要求的厚度大小。

2.3电镀钨合金

钨合金电镀属于新兴技术，主要应用在石油钻采机械和工程机械设备内部的零部件中，其耐磨性、耐腐蚀性等十分优良。进行电镀处理的产品能够应用在非常恶劣的环境中。

钨合金镀层十分紧密，且镀层镀钛硬度近乎600Hv，进行热处理操作后，硬度能够达到1000Hv，同时，和基体存在优良的结合力，能够应用在不同的金属基体中。工艺过程不存在有害物排放，绿色环保，镀层中也没有毒害物质，镀层厚度能够维持在0.8mm左右。

电镀钨合金层为抗磨抗蚀有效融合的现代技术，高抗硫环境工作的零部件选用这一技术。相关试验探索表明其工艺性能较为可靠，耐磨性较强，能够取代镀硬铬，且和镀硬铬相比具有优良的高温性能与抗盐酸性能。然而，该技术也存在不足，例如，技术普及性不高，国内能够应用这一技术的单位相对较少，基于此可知其工期较长，且成本高，不能全面应用于常规产品中。另外，从当前形势来说，也不能真正取缔镀硬铬。

3结语

无论是哪种表面处理工艺均存在优缺点，并具有局限性。在具体设计过程，应结合实际情况、基本的技术标准与经济环保需求选择恰当的处理工艺。在未来，工业水平将不断提升，也会研制出耐磨性较强、耐腐蚀性优良和抗高温氧化优良的涂层。

参考文献：

[1]姚建华，钱重芳.摩托车活塞环激光表面处理研究[J].机电工程，2017，16（06）：51.

[2]齐然，涂学洋，陈丽琴等.石油钻采装备电气产品常用防爆型式应用分析[J].电气防爆，2015（01）：22-25.

化学镀镍的工艺流程篇3

关键词：复合电刷镀；镀层；正交试验

中图分类号：TQ153文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）24-0318-02

0引言

电刷镀技术是提高机械装备零部件性能与维修、再制造中广泛采用的一种表面技术。由于单一金属或合金镀层在耐磨性及高温性能等方面的局限性，在金属基体中加入细小的超硬材料粒子的复合电刷镀技术近年来得到了发展[1]。复合电刷镀是利用电刷镀的方法使镀液中的不溶性固体微粒共沉积到被镀基质表面形成复合镀层的一种新的复合镀方法[2]。常用的不溶性固体颗粒包括：非金属元素、金属氧化物、陶瓷等。由于不溶性固体颗粒在复合镀层中的强化作用，使复合镀层具有很好的耐磨、耐蚀性能，因而复合刷镀层具有广阔的应用前景[3]。

目前，国内外都在积极开展复合电刷镀的研究，马亚军[4]等人开展了镍基纳米Al2O3粉末复合电刷镀镀层耐磨性的研究，李卫红[5]等人对电刷镀Ni-PTFE复合镀层工艺进行研究，但对复合电刷镀镍铁―金刚石的研究较少，本文利用复合电刷镀技术在45#钢基体上制备了镍铁―金刚石复合镀层，采用正交试验方法研究施镀电压、施镀温度等工艺参数对镀层的厚度和镀层中金刚石含量的影响，确定了复合电刷镀镍铁―金刚石的最佳工艺参数。

1试验材料及方法

1.1设备本试验采用的主要设备有：SD-30B型刷镀电源，SYB-2型输液泵，HCC-18型磁性测厚仪，leco-334型碳硫分析仪，HX-500型显微硬度仪，XS204电子天平，MM200型摩擦磨损试验机。

1.2复合镀液配方复合电刷镀液镍铁―金刚石镀液配方如下：

1.3工艺流程预处理（金刚石酸洗、工件除油除锈）――清洗――电净――清洗――活化――清洗――刷镀过渡层――清洗――刷镀工作层――清洗――镀后处理――清洗――干燥。

金刚石预处理过程为：采用0.5-1μm的金刚石微粉放在稀硝酸中煮沸20min，冷却后用蒸馏水冲洗至中性，放在真空炉中烘干。在电净前，试样用砂纸、丙酮除油除锈，电净时，采用1号电净液，工件接负极，镀笔接正极，电压12V；活化时，采用2号活化液，镀笔接负极，工件接正极，电压14V，该镀液配方无需打底层，在不同工艺参数下直接刷镀镍铁―金刚石镀层。

1.4正交试验设计试验中采用正交试验方法，考查了施镀电压、施镀温度、镀笔与工件的相对运动速度及镀液中金刚石含量等参数，在不考虑各因素的交互作用的前提下，设计L9（34）正交试验方案，见表1，考查各因素对镀层的厚度及镀层中金刚石含量的影响。

1.5检测方法用HCC―18型磁性测厚仪测量镀层的厚度，用leco-334型碳硫分析仪测量镀层中金刚石的含量，用HX-500型显微硬度仪测量镀层的显微硬度，测量时加载时间30S，利用MM200型磨损试验机测量镀层的耐磨损性能。

2试验结果与分析

2.1正交试验结果L9（34）正交试验考查镀层的厚度及镀层中金刚石的含量的试验结果如表2所示。

2.2工艺参数对镀层厚度的影响表3所示为不同的因素、水平下镀层厚度的均值和极差。从表3可以看到，镀层的厚度在施镀电压的影响下2水平均值达到最高；在施镀温度的影响下3水平均值达到最高；在镀笔与工件相对运动速度的影响下1水平均值达到最高；在镀液中金刚石含量的影响下2水平均值达到最高。也就是说复合电刷镀镍铁―金刚石复合镀层在60min内镀层厚度达到最大时的最优工艺参数为A2B3C1D2，即：施镀电压为12V，施镀温度为50℃，镀笔与工件的相对速度为10m/min，镀液中金刚石含量为30g/L。在相同因素下，3个厚度均值之间的极差代表了该因素对镀层厚度的影响程度，从表3中可以看到，各因素对镀层厚度的影响从大到小顺序为：A>B>C>D。即对镀层厚度影响最大的是施镀电压，其次是施镀温度和镀笔与工件的相对速度，镀液中金刚石含量对镀层厚度影响较小。

2.3工艺参数对镀层中金刚石含量的影响表4所示为不同因素、水平下复合电刷镀镀层中金刚石含量均值与极差。从表4中可以看出，当施镀电压为12V，施镀温度为50℃，镀笔与工件的相对速度为10m/min，镀液中金刚石含量为30g/L时，镀层中金刚石含量为最大。

2.4镀层的硬度图1所示为复合电刷镀镍铁―金刚石复合镀层的显微硬度。可见，复合镀层的硬度是普通镍镀层的3倍，这是由于金刚石微粉在复合镀层中均匀分布，提高了镀层的显微硬度。

2.5涂层的耐磨性能试件刷镀后在MM200型耐磨试验机上进行干磨损试验，试验结果如图2所示。由图2可以看出，在相同条件下，镍铁―金刚石复合镀层磨痕宽度（d）比普通镀镍层磨痕宽度（d）窄得多，由此可以看出镍与金刚石复合刷镀层具有较高的耐磨性，比镍刷镀层的耐磨性高近6倍。

3结论

①为得到适宜的镀层厚度和较高的金刚石含量，复合电刷镀镍铁―金刚石最佳工艺参数为：施镀电压为12V，

施镀温度为50℃，镀笔与工件的相对速度为10m/min，镀液中金刚石含量为30g/L。

②镍铁―金刚石复合镀层具有较高的硬度和耐磨性。

③复合电刷镀镍铁―金刚石工艺简单，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]徐滨士，董世运，马世宁，等.n-Al2O3/Ni复合刷镀层的组织和摩擦磨损特性[J].材料保护，2002，35（6）：6-9.

[2]郭鹤桐，张三元.复合镀层[M].天津：天津大学出版社，1991：8-11.

[3]马亚军，朱张校.电刷镀技术研究的最新进展[J].表面技术，2001，30（6）：5-7.

化学镀镍的工艺流程篇4

关键词：铝合金;预处理;化学镀镍;附着力

中图分类号：TG文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）12-0361-01

1引言

化学镀Ni-P具有厚度均匀、硬度高、抗蚀性优异等特点，因此镀层广泛被应用于需耐磨的工件。但是，铝合金表面即使在空气中停留时间极短也会迅速地形成一层氧化膜，以致影响镀层质量，降低镀层与基体的结合力。

本项研究得出了比较好的预处理方案，从而得到结合力良好，表面比较光亮的Ni-P镀层。

2实验方法

2.1实验工艺流程

试样制备配制除油溶液化学除油水洗侵蚀水洗超声波水洗去离子水洗一次锓锌水洗退锌水洗超声波水洗去离子水洗二次锓锌水洗去离子水洗碱性镀水洗酸性镀去离子水洗吹干冷却

2.2除油配方及工艺

除油：Na3PO4•12H2O(30g/L)NaCO3(30g/L)温度（65℃）时间（3min）

2.3浸锌配方及工艺

ZnSO4(40g/l)NaOH(90g/l)NaF(1g/l)Fecl3(1g/l)KNaC4O4H406(10g/L)

温度（42℃）一次浸锌时间（90S）二次浸锌时间（18S）

2.4镀液配方与工艺

碱性预镀液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（100g/l）温度（65℃）PH值（8.2）施镀时间（8min）

酸性镀液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（10g/l）

乳酸C3H6O3（40ml/l）NaC2H302（10g/L）温度（85℃）PH值（4.8）施镀时间（120min）

3实验结果与分析

3.1镀层表面形貌及硬度

镀层表面为致密的胞状、非晶态结构。小胞之间有明显的界线，界线基本为直线，说明小胞在长大的过程中相互受到挤压而发生了变形，镀层中存在应力。镀层的含磷量为13.1%，镀层硬度可达686HV。

温度是影响化学镀沉积速率的最重要因。化学镀的催化反应一般只能在加热条件下发生，温度升高，离子扩散速度加快，反应活性增强，当温度高于50℃时，基体表面才有少量气泡生成，化学镀镍磷合金才能进行，随温度升高基体表面可见明显镀层。反应温度低于80℃时，沉积速率较慢；温度高于80℃，基体表面有大量气泡生成，沉积速率变快；当温度高于95℃时，镀液发生分解，镀液迅速变黑，产生大量气泡，在烧杯底部出现黑色沉淀。

3.2pH值对镀速的影响

在酸性化学镀液中，pH是影响沉积速率的重要因素之一。在化学镀过程中，随着反应的进行，H+不断的生成，镀液的pH值不断降低，使沉积速率受到影响，因此在施镀过程中必须随时补充碱液来调整pH值在正常的工艺范围内。pH值升高使Ni2+的还原速度加快，沉积速率变快。

4结语

(1)通过实验研究得到比较适宜的铝合金基材化学镀镍的前处理工艺,并得出了一套完整的铝合金基材表面化学镀镍工艺条件及配方。

(2)温度和pH值是影响反应速度重要的因素，温度的最佳工艺范围为85～95℃，超过95℃，镀液自分解现象严重；pH值的最佳范围是4.5～5.5，pH值超过5.5沉积速度开始下降。

(3)通过性能检测表明此工艺获得的镀层,镀层硬度可达686hHV,含磷量为11.17%且表面光亮、均匀、结合力好。

参考文献

［1］齐晓全.化学镀Ni-P工艺在制药设备上的应用［J］.电镀与涂饰,2006,25(7):15-16.

［2］ParkerK.ElectrolessNickle.StateoftheArtplatingandSurfaceFinishing，1992，34(3)：29-33.

［3］ColaruotoloJF.TrendsInElectrolessNicklePlating.PlatingandSurfaceFinishing，1985，27(12)：22-25.

化学镀镍的工艺流程篇5

【关键词】电镀稀土镀层金刚石工具

稀土元素包括原子序数从57到71的15个镧系元素:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥以及与镧系元素在化学性质上相似的钪和钇,共17个元素。稀土元素独特的4f层电子结构和化学性能使得稀土金属或合金具有独特的功能:高催化活性、高磁性、超导性、光电转化、光磁记忆、高储氢量、耐蚀耐磨等,使稀土及其化合物在材料科学领域中的应用越来越广泛,成为发展现代科学技术不可缺少的功能材料,是材料科学领域中的一个热门研究课题,受到各国科学工作者的极大关注[1]。

早期开发的镀铬稀土添加剂主要是铈、镧等单一稀土的简单盐类,近年来稀土镀铬添加剂的研究又前进了一大步,开发出了多种稀土复合添加剂。尤其是稀土在电沉积过程中的研究及应用正日趋深入。在电镀溶液中加入少量的稀土化合物后,可以改善镀液的分散能力和深镀能力,提高电镀的电流效率,增加镀层的硬度和耐蚀性能等[2]。不仅性能上有了大幅度提高,而且已由试验转入了大批量的工业生产,形成了系列产品。通过多年的生产实践表明,这是一项低温、低电耗、低成本、低污染、高质量、高稳定性、高效率,经济效益显著的新工艺。研究结果表明,镀铬技术中添加稀土主要有以下几个方面的作用[3]:改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益。

稀土在镀锌及锌基合金中的应用研究也比较成功。微量的稀土加入镀液可使镀层晶粒细小、均匀、致密,从而提高镀锌层的耐蚀性能。在锌镍合金电镀中,加入少量(小于1.0g/L)硫酸铈可以提高镀液的电流效率,使镀层中的含镍量有所提高,铈还有利于提高锌镍合金的阴极极化值,含铈的镀层在高温高压的盐水中具有优良的耐腐蚀性能[4]。在铝合金基体上镀镍的应用研究中,利用热冲击法测得稀土有提高基体与镀层结合强度的作用[5]。

在硫酸盐体系中可获得含钴量小40％(质量)的镍。钴合金镀层,其共沉积过程属于“异常共沉积”。在基础镀液中加入少量的稀土化合物,由于稀土化合物在阴极表面的特征吸附,降低了合金电沉积过程的阴极极化。在KOH溶液中,把合金作为电解阴极,在高电流密度区的析氢超电势,与Fe电极相比,Ni-Co电极的过电位降低约200mV,而Ni、Co(RE)电极降低250mV左右,可见其对析氢反应有较高的催化活性[6]。

稀土在镍铁合金电镀方面的应用研究,稀土元素对硫酸盐型镍铁合金镀液的影响[7]。在镀液中添加Sm2O3和(PrNd)O3,所得到的赫尔槽试验结果表明,添加稀土氧化物可以使获得光亮Ni-Fe合金的电流密度范围拓宽。对多种稀土氧化物进行这种试验,其结果大体相同。从电流效率和分散能力的测定数据可以发现,稀土化合物的加入能提高阴极电流效率和镀液的分散能力,但不同的稀土元素提高的程度不一样。稀土化合物的加入同时起到了稳定镀液的作用。阴极极化曲线和扫描电子显微镜分析发现,稀土化合物添加到镀液中后,增大了Ni-Fe合金电沉积的阴极极化,并使获得的Ni-Fe合金镀层的结晶细致、平滑、光亮,故可提高镀层的防护、装饰性能。

天津大学应用化学系郭鹤桐等开发的银-氧化镧复合材料具有硬度高、接触电阻小和抗电蚀能力(耐电弧烧伤)强、化学稳定性高等优点[8]。

在研究稀土元素影响金刚石工具的力学性能、磨损性能和工具的切割性能,及影响这些性能的主要相关因素中发现,稀土元素对铜基胎体硬度的影响有缓慢上升的趋势,磨损失重随镧含量的增加而增加,使胎体的耐磨性降低。1)稀土La、Ce的作用相近,但La、Ce的使用量略有差异,二者都有既强化基体,又提高金刚石和胎体结合力的作用。2)La、Ce使结合剂的耐磨性降低,对工具的耐磨性影响不大。对工具来说,结合剂和金刚石的结合强度显得更重要。3)La、Ce稀土元素可以提高工具的切割速度,提高工具上金刚石的出刃高度,最终使工具的切割性能提高。所有这些都以结合剂的适度磨损为前提,否则,其他的性能都不会发生[9]。

在热压烧结金刚石工具胎体材料中,将稀土在硬质合金中的应用经验移植到金刚石工具胎体材料中。同时将金刚石工具胎体材料配方中的Co基全部用Fe基代替。成功的制出了稀土Fe基金刚石工具材料,经对其实际使用性能的测试,其抗弯强度、硬度、冲击韧性均有较大幅度提高、孔隙率则有了明显降低[10]。

在研究提高玻璃锯片的切削性能方面,在胎体金属粉中加入适量的稀土化合物,胎体对金刚石的把持力有所改善,同时,增加了刀头胎体材料的脆性,实现了金刚石与胎体的同步磨损,金刚石的脱落度明显减小;切割速度比参比片提高了21.6%[11]。

在电镀金刚石工具研制方面,添加稀土可以提高镀层的耐磨性,添加量以1.0g/L为最佳,失重比从基本镀液中获得的镀层降低了17.6%。镀层与基体的结合强度试验结果显示:添加稀土对于提高镀层与基体间的结合强度有明显的作用。当稀土添加剂的含量为1.0g/L时,结合强度比基本镀液的提高了17.4%左右。还有以Ni-Co配方为基础镀液电镀金刚石工具,添加稀土元素的试验,得出添加稀土元素的配方制成的胎体材料孔隙率明显减少,镀液的分散能力提高,深度能力提高等结论[12]。加入5g/L的LaCl3·7H2O可以使亮镍镀层晶粒得到较好的细化,可以提高亮镍镀层的硬度和镀液的阴极极化能力,提高镀层与基体的结合强度和金刚石工具的磨削比[13]。

总之,稀土元素在电镀中的应用已取得了一些令人瞩目的成果,但稀土化合物能否被当作一种普遍适用的物质--“工业味精”,能否应用于更多的镀种而相应地产生特殊效果,仅凭目前人们对稀土在电镀中应用研究,还远不能作出明确的判断。对许多镀种来说,使用稀土元素已获得明显的效果,现在人们的工作只是提出了一些试验事实,还缺乏对稀土元素作用的实质性认识。至于开拓新的稀土功能镀层的研究,无论工艺方面还是理论方面都很薄弱。因此,为了更有效地开发利用我国丰富的稀土资源,以适应先进科学技术的发展对新材料提出的各种要求,加强稀土电镀工艺和机理的研究是很有必要。

参考文献

[1]BellT,SunY,LiuZ,etal,Rare-earthsurfaceengineering,HeatTreatmentofMetals,2000,(1):1-8.

[2]朱龙章,高玉香,稀土(La,Nd,Sm)化台物对电沉积Ni—Co合金的影响,上海师范大学学报(自然科学版),2002,31(4):33-36.

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