Ni—P—WC复合合金的化学镀和性能
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Ｎｉ — — ＷＣ复 合 合 金 的化 学镀 和 性 能 Ｐ
摘 要 ：采用无 电镀沉积 技术 ，从 含有 ＷＣ粉 末 的柠 檬酸盐 中制取 Ｎｉ — — ＷＣ复 合镀层 。通 Ｐ
过控 制 电镀 参 数如 ＷＣ的含 量 、 Ｈ值 、 Ｐ 温度 和搅拌 速率 等来控 制 Ｎｉ — Ｐ合金 ｗｃ的沉积量 。 当镀 液 的 ＷＣ微 粒含 量为 ２ ｇＬ Ｐ ０ ／ 、 Ｈ值 为 ５５６ 温度 为 ８ —０ ． 、 — ５９ ℃和搅 拌速率 为 １ ０ｐ 时 ， ５ ｒｍ ｗｃ ５ ．５ Ｐ的 共沉积 量达到 最大 值 。 （ｏ５ Ｖ ） 采用 扫描 电镜 和 ｘ射线 衍射 的方法来 确定 Ｎｉ — — ＷＣ Ｐ 复合 镀层 的表面形 貌和微 观组 织结构 ，同时发现 ，ＷＣ 微粒 沉积 到 Ｎｉ — 金之 中并未 改 Ｐ合 变 固溶体 的结果 ，仅影 响 了晶粒的 生长 。通过与 没有 ＷＣ微粒 的 Ｎｉ 层 比较 ，可 以确定 镀 复合镀 层的一 些性 能 ，如硬 度 、耐磨性 等 ，同时发现 ＷＣ微 粒 的存 在大 大提 高 了复合 镀层 的硬 度和耐磨 性 。
浓 度 （－０ ／ ） ０４ ｇＬ 、温度 （０ １ ０ ）和 Ｐ ６ ．０ ℃ Ｈ值对 化 学镀 的影 响 来估计 沉积 的 最佳 条件 （ 用氢 采
氧 化钠 调整 Ｐ 值 ） Ｈ 。采用磁 力搅 拌机 （－０ ０２ ０
ｒｍ） ｐ 搅拌 镀液 以减少 ＷＣ粉 末的 结块 ， 而后 化 学镀 ２ 。采用扫描 电镜 分析此镀 层 ，Ｘ射线衍 ｌ １ 射 来分析确 定 Ｎｊ ． Ｐ合金和 Ｎｉ — — ＷＣ镀 层加 热前 Ｐ 后的组 织结 构 。同时也 研 究 了 ＷＣ 粉 末与 Ｎｉ
布 。并根据 所得数 据可 知 ，ＷＣ颗 粒在 Ｎｉ — Ｐ合
金 中的体积 分数 随镀 液 中 ＷＣ 含量 的增加 而增 大 。值 得注 意的是 ，当 ＷＣ颗粒 在镀 液 中的浓 度达 到 ２ ／ ，镀层 中 ＷＣ的体积 分数 达到 ０ｇＬ时 最大 值 ， 后随镀 液 中 ＷＣ含 量的增 加而减 少 。 而 此极 限浓 度 （０ ／ ）可能与 平衡 的稳 定状 态有 ２ Ｌ ｇ 关 ，此 时发 生共 沉积 的颗 粒数 目与吸 附在 基底 钢上 的颗粒 数相 等¨ Ｊ 一步增 加镀 液 中 ＷＣ ” 。进 颗粒 的含量使 镀 层 中的颗 粒成 减 少趋 势 ，这是 由于 颗 粒 浓 度 过 高 使 得 颗 粒 在 镀 液 中 结 块 所 致 。 一般增 强体 的存 在 会影 响沉积 率 ，然 而此
金的耐磨性 ，并阐明 Ｚ Ｔ 势和吸附自由能时 ＥＡ 不 同陶瓷粉末 的共 沉积机 制 ，已研 究 了 Ｎｉ ． Ｐ复 合物 在 ６ ６ 铝 合金 中的沉积 。 Ｓｒｕ ｏ ｌｅ ０１ Ｍ． ｏ ｍｂ ｕｉ ｔ ｔ ａ 已经研 究 了 ＷＣ颗粒 与 ＮＩ １ 基金 属的 电解共 沉
下步骤 的处理 ： 腐蚀 （ 溶液 ） 在室温 下的 １％ 碱 、 Ｏ ＨＣ 中酸化 ， 后将试 样进 行化 学镀 。 究 ＷＣ １ 然 研
中， 由于 Ａｌ ３ ２ 具有 很高 的弹性模 量 、高的耐磨 ０ 性和 抗 腐蚀 性能 及 高温 下能保 持 较高 强度 ，所 以 Ａ１ ３ 被用 的最 广的陶 瓷之一１６可 以通过 ２ 是 ０ ５１ －． 研究化 学镀 中 Ａ２ ３ １ 颗粒与 Ｎｉ ０ — Ｐ合金 的结合行 为来 阐 明 Ａ ２ ３ 共沉积 机制 。为 了提 高合 １ 的 ０
末作 为一种 陶瓷颗 粒 。为 了使 ＷＣ颗 粒足 够湿 润 ，并使 其在 电解 液 中均匀悬 浮 ，通 常将 ＷＣ 粉末 加入到 镀槽 中 ，不停 搅拌 ０５ ． ｈ后 ，再 进行
化 学镀 实验 。采用一 块尺 寸为 ３ ５ ０６的可锻 ｘ ｘ． 钢 作 为共 沉积 的基 底金 属 ，对基 底 金属进 行 以
艺沉积 而得 。研 究 了 电镀 条件 对 ＷＣ 颗 粒 与 Ｎｉ ． Ｐ基体 共沉积 的影 响 。ＷＣ 颗粒 在金属 基体 中的分 散度 和嵌 入量 ，并 对 所得 到 的复合镀 层 的 微 观 结 构 进 行 观 察 。本 文 目的是 为 了 研 究 Ｎｉ — — ＷＣ 复合镀 层 的性 能 ，如硬度 、耐磨性 与 Ｐ 整个 Ｎｉ — 金的 关系 。 Ｐ合
关键词 ：化 学镀层 ；Ｎｉ — Ｐ合金 ；复 合镀层 ：ＷＣ 积 ，同时 Ｍ．ｔｒｎ ｅ ｔ ｌ Ｓｕｅ ｄ ｒｅ ａ 也估计 了 Ｎｉ — ＷＣ复 合 镀层 在可锻 钢上 的电化 学行 为。 在 本文 中 ，Ｎｉ ． ． ＷＣ 复合物 是用化 学镀 工 Ｐ
１ 言 前
化 学镀 是一 个 选择 沉积 电镀 过程 ，在此 过 程 中 金 属 离 子 被 溶 液 中 的还 原 剂 还 原 金 属 镀 层 ，并 且 电镀仅 在 适 当的催 化 表面进 行 。高 的 抗 腐蚀 性和 耐磨 性 是化 学镀 镍被 广 泛使 用 的主 要 原 因。化 学镀镍 的应 用包 括汽 车零 部件 的制 作 、汽油 和航 天 工 业 ，也 包 括 电子和 电脑 设备 的制造 。 ” 为 了提高 化学 镀镍 的性 能 ，可 以 将增 强体 加 入到镀 液 中而得 到 复合 镀 层这 个增 强体 或第 二相可 以是某 种硬 的氧化 物 （ １ ３ ｉ ２ 、碳 Ａ ２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、Ｓ０ ） ０ 化物颗 粒 （ ｉ ＳＣ、ＷＣ） 、金刚石 或某种 固态 润滑 油 （ 四氟 乙烯 、 墨 、 Ｓ ） 研 究表 明 Ｎｉ ｉ 聚 石 Ｍｏ ２ 。 —Ｃ Ｓ 化 学镀 层可 大大 改 善基体 金 属 的耐磨 性 能 。有 些 研 究者 己成 功 的将 硬相 颗 粒 （ ２ ３ ＳＯ２ Ａｌ 、 ｉ ） Ｏ 与 金属 基体 共 沉积 如 Ｎｉ ［４在 各种 工程 陶 瓷 — ２］ ｐ －．
２实验 过程
尽 可 能选择 一种 较 为简 单 的化 学镀液 ，原 始 化 学镀 液应 含有作 为镍源 的 ３ Ｌ硫 酸镍 ， ５ 作 为综合 试剂 源的 １５ｇＬ柠 檬酸钠 和 ５ｇＬ醋 ／ ／
酸钠 ，２ ／ 氢氧化 钠则作 为还 原剂 ，在 化学 ０ ｇＬ 镀过 程 中 ， 常采 用平均直 径 为 １ ｍ 的 ＷＣ粉 通 ｇ
摘 要 ：采用无 电镀沉积 技术 ，从 含有 ＷＣ粉 末 的柠 檬酸盐 中制取 Ｎｉ — — ＷＣ复 合镀层 。通 Ｐ
过控 制 电镀 参 数如 ＷＣ的含 量 、 Ｈ值 、 Ｐ 温度 和搅拌 速率 等来控 制 Ｎｉ — Ｐ合金 ｗｃ的沉积量 。 当镀 液 的 ＷＣ微 粒含 量为 ２ ｇＬ Ｐ ０ ／ 、 Ｈ值 为 ５５６ 温度 为 ８ —０ ． 、 — ５９ ℃和搅 拌速率 为 １ ０ｐ 时 ， ５ ｒｍ ｗｃ ５ ．５ Ｐ的 共沉积 量达到 最大 值 。 （ｏ５ Ｖ ） 采用 扫描 电镜 和 ｘ射线 衍射 的方法来 确定 Ｎｉ — — ＷＣ Ｐ 复合 镀层 的表面形 貌和微 观组 织结构 ，同时发现 ，ＷＣ 微粒 沉积 到 Ｎｉ — 金之 中并未 改 Ｐ合 变 固溶体 的结果 ，仅影 响 了晶粒的 生长 。通过与 没有 ＷＣ微粒 的 Ｎｉ 层 比较 ，可 以确定 镀 复合镀 层的一 些性 能 ，如硬 度 、耐磨性 等 ，同时发现 ＷＣ微 粒 的存 在大 大提 高 了复合 镀层 的硬 度和耐磨 性 。
浓 度 （－０ ／ ） ０４ ｇＬ 、温度 （０ １ ０ ）和 Ｐ ６ ．０ ℃ Ｈ值对 化 学镀 的影 响 来估计 沉积 的 最佳 条件 （ 用氢 采
氧 化钠 调整 Ｐ 值 ） Ｈ 。采用磁 力搅 拌机 （－０ ０２ ０
ｒｍ） ｐ 搅拌 镀液 以减少 ＷＣ粉 末的 结块 ， 而后 化 学镀 ２ 。采用扫描 电镜 分析此镀 层 ，Ｘ射线衍 ｌ １ 射 来分析确 定 Ｎｊ ． Ｐ合金和 Ｎｉ — — ＷＣ镀 层加 热前 Ｐ 后的组 织结 构 。同时也 研 究 了 ＷＣ 粉 末与 Ｎｉ
布 。并根据 所得数 据可 知 ，ＷＣ颗 粒在 Ｎｉ — Ｐ合
金 中的体积 分数 随镀 液 中 ＷＣ 含量 的增加 而增 大 。值 得注 意的是 ，当 ＷＣ颗粒 在镀 液 中的浓 度达 到 ２ ／ ，镀层 中 ＷＣ的体积 分数 达到 ０ｇＬ时 最大 值 ， 后随镀 液 中 ＷＣ含 量的增 加而减 少 。 而 此极 限浓 度 （０ ／ ）可能与 平衡 的稳 定状 态有 ２ Ｌ ｇ 关 ，此 时发 生共 沉积 的颗 粒数 目与吸 附在 基底 钢上 的颗粒 数相 等¨ Ｊ 一步增 加镀 液 中 ＷＣ ” 。进 颗粒 的含量使 镀 层 中的颗 粒成 减 少趋 势 ，这是 由于 颗 粒 浓 度 过 高 使 得 颗 粒 在 镀 液 中 结 块 所 致 。 一般增 强体 的存 在 会影 响沉积 率 ，然 而此
金的耐磨性 ，并阐明 Ｚ Ｔ 势和吸附自由能时 ＥＡ 不 同陶瓷粉末 的共 沉积机 制 ，已研 究 了 Ｎｉ ． Ｐ复 合物 在 ６ ６ 铝 合金 中的沉积 。 Ｓｒｕ ｏ ｌｅ ０１ Ｍ． ｏ ｍｂ ｕｉ ｔ ｔ ａ 已经研 究 了 ＷＣ颗粒 与 ＮＩ １ 基金 属的 电解共 沉
下步骤 的处理 ： 腐蚀 （ 溶液 ） 在室温 下的 １％ 碱 、 Ｏ ＨＣ 中酸化 ， 后将试 样进 行化 学镀 。 究 ＷＣ １ 然 研
中， 由于 Ａｌ ３ ２ 具有 很高 的弹性模 量 、高的耐磨 ０ 性和 抗 腐蚀 性能 及 高温 下能保 持 较高 强度 ，所 以 Ａ１ ３ 被用 的最 广的陶 瓷之一１６可 以通过 ２ 是 ０ ５１ －． 研究化 学镀 中 Ａ２ ３ １ 颗粒与 Ｎｉ ０ — Ｐ合金 的结合行 为来 阐 明 Ａ ２ ３ 共沉积 机制 。为 了提 高合 １ 的 ０
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化 学镀 实验 。采用一 块尺 寸为 ３ ５ ０６的可锻 ｘ ｘ． 钢 作 为共 沉积 的基 底金 属 ，对基 底 金属进 行 以
艺沉积 而得 。研 究 了 电镀 条件 对 ＷＣ 颗 粒 与 Ｎｉ ． Ｐ基体 共沉积 的影 响 。ＷＣ 颗粒 在金属 基体 中的分 散度 和嵌 入量 ，并 对 所得 到 的复合镀 层 的 微 观 结 构 进 行 观 察 。本 文 目的是 为 了 研 究 Ｎｉ — — ＷＣ 复合镀 层 的性 能 ，如硬度 、耐磨性 与 Ｐ 整个 Ｎｉ — 金的 关系 。 Ｐ合
关键词 ：化 学镀层 ；Ｎｉ — Ｐ合金 ；复 合镀层 ：ＷＣ 积 ，同时 Ｍ．ｔｒｎ ｅ ｔ ｌ Ｓｕｅ ｄ ｒｅ ａ 也估计 了 Ｎｉ — ＷＣ复 合 镀层 在可锻 钢上 的电化 学行 为。 在 本文 中 ，Ｎｉ ． ． ＷＣ 复合物 是用化 学镀 工 Ｐ
１ 言 前
化 学镀 是一 个 选择 沉积 电镀 过程 ，在此 过 程 中 金 属 离 子 被 溶 液 中 的还 原 剂 还 原 金 属 镀 层 ，并 且 电镀仅 在 适 当的催 化 表面进 行 。高 的 抗 腐蚀 性和 耐磨 性 是化 学镀 镍被 广 泛使 用 的主 要 原 因。化 学镀镍 的应 用包 括汽 车零 部件 的制 作 、汽油 和航 天 工 业 ，也 包 括 电子和 电脑 设备 的制造 。 ” 为 了提高 化学 镀镍 的性 能 ，可 以 将增 强体 加 入到镀 液 中而得 到 复合 镀 层这 个增 强体 或第 二相可 以是某 种硬 的氧化 物 （ １ ３ ｉ ２ 、碳 Ａ ２ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、Ｓ０ ） ０ 化物颗 粒 （ ｉ ＳＣ、ＷＣ） 、金刚石 或某种 固态 润滑 油 （ 四氟 乙烯 、 墨 、 Ｓ ） 研 究表 明 Ｎｉ ｉ 聚 石 Ｍｏ ２ 。 —Ｃ Ｓ 化 学镀 层可 大大 改 善基体 金 属 的耐磨 性 能 。有 些 研 究者 己成 功 的将 硬相 颗 粒 （ ２ ３ ＳＯ２ Ａｌ 、 ｉ ） Ｏ 与 金属 基体 共 沉积 如 Ｎｉ ［４在 各种 工程 陶 瓷 — ２］ ｐ －．
２实验 过程
尽 可 能选择 一种 较 为简 单 的化 学镀液 ，原 始 化 学镀 液应 含有作 为镍源 的 ３ Ｌ硫 酸镍 ， ５ 作 为综合 试剂 源的 １５ｇＬ柠 檬酸钠 和 ５ｇＬ醋 ／ ／
酸钠 ，２ ／ 氢氧化 钠则作 为还 原剂 ，在 化学 ０ ｇＬ 镀过 程 中 ， 常采 用平均直 径 为 １ ｍ 的 ＷＣ粉 通 ｇ