CN105543910B - 一种镍‑钨合金复合镀层及其制备方法 - Google Patents

一种镍‑钨合金复合镀层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍‑钨合金复合镀层，其制备方法包括以下步骤：(1)电镀液的配制：称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、β‑环糊精依次加入去离子水中，混匀；(2)用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中活化，再放入电镀液中电镀；(3)电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积电流密度5A/dm2，占空比0.8，沉积时间1h。采用β‑环糊精作为电镀镍‑钨合金的晶粒细化剂，在沉积过程中镍‑钨合金的晶粒尺寸有明显减少，而且该物质在制备过程中很稳定，不会影响产品的性能，同时使镀层更具有抗腐蚀性。

Description

一种镍-钨合金复合镀层及其制备方法
技术领域
本发明属于合金复合镀层技术领域，具体涉及一种镍-钨合金复合镀层及其制备方法。
背景技术
复合电镀是采用电化学方法使金属(或合金)与固体微粒(或纤维)共沉积，从而获得复合镀层。在复合电镀过程中，通常采用的合金的晶粒细化剂是2-炔-1,4-丁二醇、乙二胺、糖精等，常将这些有机添加剂的一种或几种复配后直接添加到电镀液中，使得电镀的合金表面既平整又光亮，其原因之一是电镀的合金的晶粒尺寸减小。其中最常见的晶粒细化剂是糖精和2-炔-1,4-丁二醇，这两种有机添加剂在电镀的过程中，主要是吸附在阴极表面，而且这些添加剂可以发生还原反应，使得沉积的镍-钨合金的速率减小，达到减小晶粒尺寸的目的。但这些有机物的量会随着电镀过程中发生的还原反应而变少，使得电镀后期减小晶粒尺寸的作用减弱，稳定性不高。此外，糖精发生还原反应后，在沉积过程中会将硫共沉积到镀层中，破坏镀层的物理力学性能。
发明内容
本发明针对上述不足之处而提供的一种镍-钨合金复合镀层及其制备方法，制备过程中选用合适的晶粒细化剂，电镀过程中在阴极改变沉积电位，降低该处的电解沉积反应速率，使得析出晶粒变细，而该细化剂本身没有发生反应，在整个电镀过程中较稳定，不会影响镀层的性能。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种镍-钨合金复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
(1)电镀液的配制
称取Na3Cit(柠檬酸三钠)、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、β-环糊精依次加入去离子水中，在加入一种物质前保证前一种物质已经完全溶解；
(2)对镀件的前期处理
用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中活化5-15s，活化后立即放入电镀液中进行电镀；
(3)脉冲电沉积
电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数为：沉积电流密度5A/dm2，占空比0.8，沉积时间1h。
进一步地，步骤(1)中柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、β-环糊精的浓度分别为140-155g/L、25-30g/L、13-18g/L、42-52g/L、14-18g/L、0.01-0.03g/L。
本发明提供的一种镍-钨合金复合镀层及其制备方法，具有以下几种有益效果：
(1)将β-环糊精作为电镀镍-钨合金的晶粒细化剂，在沉积过程中，镍-钨合金的晶粒尺寸有明显减少，而且该物质在制备过程中很稳定，不会影响产品的性能。
(2)制备过程简单，使用的β-环糊精具有无污染、环境友好型的特点。
(3)制备出的复合镀层更容易产生保护膜使得镀层更具有抗腐蚀性。
附图说明
图1为不同镍-钨合金复合镀层的XRD表征图；
图2为添加β-环糊精的镍-钨合金复合镀层放大1000倍的SEM图；
图3为添加β-环糊精的镍-钨合金复合镀层放大3000倍的SEM图；
图4为未添加β-环糊精的镍-钨合金复合镀层放大1000倍的SEM图；
图5为未添加β-环糊精的镍-钨合金复合镀层放大3000倍的SEM图；
图6为在298K、3.5wt％NaCl溶液中的不同镍-钨合金复合镀层的极化曲线；
图7为在298K、3.5wt％NaCl溶液中的不同镍-钨合金复合镀层的阻抗谱图。
具体实施方式
实施例1
一种镍-钨合金复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
(1)电镀液的配制
称取Na3Cit(柠檬酸三钠)14.7g、NH4Cl 2.67g、NaBr 1.5g、Na2WO4·2H2O 4.6g,NiSO4·6H2O 1.6g、β-环糊精0.001g依次加入100mL的去离子水中，在加入一种物质前保证前一种物质已经完全溶解；
(2)对镀件的前期处理
用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中活化10s，活化后立即放入电镀液中进行电镀；
(3)脉冲电沉积
电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数为：沉积电流密度5A/dm2，占空比0.8，沉积时间1h。
分别对未添加与添加β-环糊精到电镀液中沉积出的镍-钨合金进行XRD的表征，SEM表征，电化学测试，图1是XRD的表征结果，图2-5是SEM的表征结果，图6是极化结果，图7是交流阻抗谱图。
由图1可知，镀层的晶体择优取向均为(1 1 1)平面，添加β-环糊精后得到的镀层的衍射吸收峰的强度明显减小，这意味着晶粒尺寸的减小。由图2-5可知，添加β-环糊精后，得到的镀层表面更平整，这主要是由于沉积产生更小的晶粒尺寸从而更容易形成平整的镀层表面。通过对不同镀层的电化学测试，从极化的结果(图6)来看，添加β-环糊精后的镀层的腐蚀电流增大，而且在钝化之前有钝化前膜的产生，从交流阻抗谱图(图7)来看，添加β-环糊精后的镀层的阻抗弧增大，而且阻抗弧在低频出呈一定角度向上，这意味在合金表面有层保护膜。电化学测试的结果表明添加β-环糊精后的镀层更容易产生保护膜使得镀层更具有抗腐蚀性。

Claims (3)

1.一种镍-钨合金复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)电镀液的配制
称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、β-环糊精依次加入去离子水中，混匀；
(2)对镀件的前期处理
用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中活化5-15s，再放入电镀液中进行电镀；
(3)脉冲电沉积
电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数为：沉积电流密度5A/dm2，占空比0.8，沉积时间1h。
2.根据权利要求1所述的一种镍-钨合金复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、β-环糊精的浓度分别为140-155g/L、25-30g/L、13-18g/L、42-52g/L、14-18g/L、0.01-0.03g/L。
3.如权利要求1或2所述的方法制备出的镍-钨合金复合镀层。
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