pH值对化学镀制备钴钨合金薄膜的影响

pH对化学镀制备钴钨合金薄膜的影响
一、化学镀简介
化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、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、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。

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。

另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。

目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。

二、钴钨合金薄膜简介
合金镀层具有许多单金属镀层所不具备的优异性能，它与单金属镀层相比，常具有较高的硬度，致密性，耐腐蚀性，磁性等等。

因此，近年来随着科学技术的发展，合金镀层越来越受到人们的青睐。

由于金属钨和钴都具有高熔点、高硬度、高耐蚀耐磨性、良好的抗高温氧化和抗拉强度等优异性能，人们发现Co-W 合金镀层结构致密、硬度高、耐热性好、耐磨耐蚀性能优良。

除了这些优点以外，最重要的是Co-W薄膜具有很好的磁性能，不仅可以用来作为超高密度垂直磁记录的介质，而且还可以代替电子设备中的微磁体。

三、实验原理
主盐：化学镀钴基薄膜溶液中的主盐就是钴盐，如氯化钴、硫酸钴、氨基磺酸钴等等。

它们提供化学反应过程中，所需要的Co2+离子。

溶液pH值：在镀钴基合金薄膜的时候，经常用次亚磷酸钠做为还原剂。

pH值不但影响还原剂的选择，而且不同的pH值，就对镀层的镀速和成分有明显的影响。

还原剂：还原剂是化学镀膜的最主要成分，因为它能提供还原金属离子所需要的电子。

目前最常用的还原剂包括次亚磷酸盐，硼氢化物，胺硼烷和联氨等。

化学镀钴钨合金所用的还原剂有次磷酸钠、硼氢化钠、烷基胶硼烷及阱几种，它们在结构上共同的特征是含有两个或多个活性氢。

用得最多的还原剂是次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制。

络合剂：在化学镀镀钴合金的镀液中，如果溶液中不存在能与钴离子络合的络合剂，当pH值大于12的时候，钴离子不可避免要发生水解，生成氢氧化钴沉淀。

为了使镀液稳定，在化学镀钴溶液中通常选用有机酸及其盐作为络合剂。

化学镀制备钴钨合金的反应机理：
四、实验流程
试剂及工艺参数作用浓度(g/100mL) CoSO4(7H2O) 提供钴离子 1.5
Na2WO4(2H2O) 提供钨离子0.5
NaH2PO2(H2O) 还原剂 2.0
C4H4KNaO6络合剂14.0
H3BO3缓冲剂 3.0
温度80℃/
pH 10, 10.5, 11, 11.5, 12 /
反应时间10分钟
如上图配置100mL的化学镀镀液，使用2×2cm2铜片作为基底，反应时间为10分钟，在基底上化学镀制备钴钨合金薄膜。

调节镀液温度到80℃，使用NaOH 改变pH值（10-12），研究不同pH值对膜层镀速和厚度的影响。

五、数据分析(要求画出pH对镀速和厚度变化图)
六、思考题
1.pH值太高会出现什么现象？
2. 合金比单质金属镀层具有什么优点？。