LaCl3对化学沉积Ni-Cu-P合金镀层性能的影响
Ni-P化学镀工艺复合络合剂优化试验研究

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6.讨论
络合剂的加入能与镀液中的镍离子形成稳定的螯合物:以控制可供参与氧化还原反应的游离 镍离子浓度,同时也控制了金属镍微粒的数量,适当调整催化点的数量;另外,络合剂的加入, 提高了反应副产物亚磷酸盐的溶解度,抑制亚磷酸镍的沉淀,避免化学镀槽液的过早自然分解, 提高镀液的稳定性,但选择络合剂不当,镀液的稳定性反而下降。根据络合剂稳定常数PK指标, 镍离子首先从PK值较小的络合物中还原,再从次小的络合物中还原,PK值较大的络合剂络合 游离镍和杂质元素,起稳定作用,这样化学镀过程保证了快速有序、稳定。一般而言,稳定常数 PK越大,镀液越稳定,但镀速越低。 从配位机理上看,镍离子在水中通常形成四面体、平面正方和八面体的绿色六水合镍络离子 Ni(H20)6“,在该水溶液中加入其他配位体后则形成该配位体的络合物。本试验采用的复合络合 剂与镍离子形成了稳定配位体,即多元络合物,其稳定性比二元络合物稳定性好,镀液中的游离 镍离子浓度减少,镀液稳定,镀层表面质量得到提高。
0 2 4 10 0 2 4 10 0 2 4 10 O 2 4 10
o 5 7 9 5 o 9 7 7 9 0 5 9 7 5 o
O o.001 0.1 l 0.1 l 0 0.001 l 0.1 0.001 0 0.001 0 l 0.1
0 0.2 0.6 1.8 1.8 0.6 0.2 0 0.,2 0 1.9 0.6 0.6 1.9 0 0.2
[摘要]研究了标准加入双波长光度法同时测定化学镀层中镍钴的试验条件,并对镍钴合成样
和实际镀层样品进行了测定.在pH3.8的乙酸一乙酸钠缓冲溶液中,采用显色荆5-Br-PADAP
测定镍钴的测定波长和参比波长分别为564nm和592nm,镍在两个波长下符合比耳定律的范围 分别为0—50“g/25ml和0—4D”g/25ml,钴的均为0—50“g/25m1.用该法对镍钴合成样和 实际化学镀钴镍磷及镍钴磷合金镀层中镍、钴的同时测定,回收率95%一105%之间,
化学镀沉积镍磷合金:耐腐蚀机理

外文资料译文化学镀沉积镍磷合金:耐腐蚀机理Bernhard Elsener/Maura Crobu/Mariano Andrea Scorciapino/Antonella Rossi摘要在各种各样的化学基体上可以进行化学镀镍磷合金。
他们表现出的耐腐蚀性优于纯镍,但由纯镍形成的氧化镍(钝化膜)除外,已经提出来许多理论来解释这一优越的腐蚀性,但还尚未达成共识。
在这一领域的研究中使用了电化学中的XPS表面电化学分析方法,以更深入的了解化学镀镍磷合金的耐腐蚀性,磷的含量在18%到22%。
在酸性和近中性溶液中其极化曲线与电流密度有一定的关系。
在恒电位极化过程,根据曲线衰减指数大约为-0.5可以推论扩散过程限制了镍的解离。
在XPS / XAES后通过测量恒电位极化显示磷在反应过程中存在三种不同的状态。
根据钴参与化学反应的不同,磷主要存在于反应合金、磷酸盐和磷的中间化合产物中。
通过XPS分析表明,磷元素富集在了合金之间的界面和最外层表面与腐蚀溶液接触面,由此提出以下结论:镍元素在溶液中的扩散机制限制了磷元素在介质表面的富集解释了Ni-P合金的高耐蚀性。
一个尚未证实的补充说明是耐高腐蚀性Ni-P合金可能是以镍元素的电离态存在的。
关键词:电位极化扩散,磷,富集, XPS图,衍射参数§1 简介对纳米晶体材料的关注增加使人们对于镍磷合金研究加深,尤其是在具有挑战性的技术应用方面[1,2]。
这些过去主要用作防腐涂料的合金构成了最早的工业应用是在x射线的非晶和纳米晶体材料上,这项技术可以追溯到1946年[3-5]。
现在产生了对三元系镍磷合金的研究[6,7]和共沉积金刚石[8]或聚四氟乙烯颗粒[9],以获得为生产量身定制的功能化表面。
镍磷合金中P元素大约是20%(接近共晶组合)时表现出了比镍更好的耐腐蚀性,同时得到的纯镍在阳极溶液附近镍酸的溶解更加容易[10-22]。
这一现象在化学镀[13-16]或电沉积[17-21]镍磷合金的金属熔体[10-12]时常见到。
27SiMn合金钢电沉积镍-钴合金镀层的性能

21-HJN 合金钢电沉积镍/钴合金镀层的性能
<D?SADOHAL?M$HK[AF/3?CIFO#FF?R3?IOHNTL8FAKOD?QAS?LHOAQ?N21-HJN#FF?R-OAAF
杨玉辉!王!蕤!吴念初 辽宁石油化工大学辽宁抚顺!!.22!
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电镀与环保"*2!#".##3$):"!!B
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数的影响 - .*"3/ 目前普遍采用硫酸盐镀液制备镍"钴 合金镀层-与硫酸盐镀液相比"氨基磺酸盐镀液具
米复合镀层的耐蚀性.W/B无机材料学报"*2!2"*###$)
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电镀与环保 !!!!!!!!!!!!!!
Ni-PNi-Zn-P 三层复合镀层的制备与耐腐蚀性能研究
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表面技术第50卷第12期Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的制备与耐腐蚀性能研究付传起a,黄亚忠b,李省君b,项永矿b(大连大学 a.机械工程学院 b.物理科学与技术学院,辽宁 大连 116622)摘要:目的制备具有不同电位差的多层阳极Ni-P/Ni-Zn-P复合镀层。
方法采用化学镀的方法,在Q235钢基体表面制备内层为低磷Ni-P合金、中层为高磷Ni-P合金、外层为Ni-Zn-P合金镀层的三层复合镀层。
通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站等仪器对复合镀层表面形貌、成分结构及腐蚀电位进行分析。
结果相较于低磷Ni-P镀层和高磷Ni-P镀层,Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的晶胞大小均匀一致且胞与胞之间致密平滑。
内层低磷Ni-P镀层断面厚度约为14.5 μm,镍的质量分数约为96.5%,磷的质量分数为3.5%;中层高磷Ni-P镀层断面厚度约为17.6 μm,镍的质量分数约为90.2%,磷的质量分数约为9.8%;Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层断面总厚度约为40 μm,镍的质量分数约为80.7%,锌和磷的质量分数分别为7.6%和11.7%。
在Tafel极化曲线中,Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层的腐蚀电流密度最小,为3.815×10–6 A/cm2,具有更好的耐蚀性。
在模拟海水环境(5%NaCl溶液)中腐蚀220 h后,内层、中层组织腐蚀成片,出现孔洞且有点蚀,而Ni-P/Ni-Zn-P三层复合镀层几乎没有腐蚀,只有部分区域出现点蚀,组织较为完整,说明三层镀层较单层、双层镀层具有更好的耐腐蚀性。
结论制备具有电位差的多层阳极Ni-P/Ni-Zn-P复合镀层具有更好的性能,且相较于内层单层、中层双层Ni-P合金镀层,其腐蚀速率也明显降低,耐腐蚀性能更好。
关键词:低磷Ni-P镀层;高磷Ni-P镀层;Ni-Zn-P镀层;三层复合镀层;化学镀;耐蚀性;极化曲线中图分类号:TG174.4 文献标识码:A 文章编号:1001-3660(2021)12-0400-08DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2021.12.040Study on Preparation and Corrosion Resistance of Ni-P/Ni-Zn-PThree-layer Composite CoatingFU Chuan-qi a, HUANG Ya-zhong b, LI Sheng-jun b, XIANG Yong-kuang b(a. School of Mechanical Engineering, b. School of Physical Science and Technology, Dalian University, Dalian 116622, China)ABSTRACT: Multi layer anode Ni-P/Ni-Zn-P composite coatings with different potential difference were prepared. A three-layer composite coating was prepared on the surface of Q235 low-carbon steel substrate by electroless plating, the inner layer was low-phosphorus Ni-P alloy, the middle layer was high-phosphorus Ni-P alloy, and the outer layer was Ni-Zn-P alloy收稿日期:2020-12-01;修订日期:2021-05-24Received:2020-12-01;Revised:2021-05-24作者简介:付传起(1974—),男,博士,副教授,主要研究方向为材料表面改性、材料功能涂层的制备、新型摩擦材料的制备及摩擦性能。
电沉积Ni-Fe合金工艺及镀层耐蚀性的研究

性 ; 张郁 彬 等 研 究 表 明 , 3 5 氯 化 钠 溶 液 在 .% 中 , 着 镍一 合 金 中 铁 含 量 的 升 高 , 粒 细 化 , 随 铁 晶 ( e 为 3 % 的镍 . 合 金 耐 蚀 性 最 佳 , 以在 防 F) 6 铁 可
hg e tc ro in r ssa c . ih s o r so e itn e
Ke wor y ds:NiFe a ly c ai g;ee to e o i o — lo o tn l cr d p st n;c ro in r ssa c i o so e it n e
引 言
N .e合金 具 有 不 同 于单 质 铁 、 金 属 粉 末 的 i F 镍 特殊 性能 和 软 磁 性 , 吸 波 材 料 、 性 材 料 及 硬 质 在 磁 合金 等领 域 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 , 合 金 镀 层 其 不但 具有 优 良的焊 接 性 , 可 作 为 纯 镍 镀 层 的替 代 还
中 图分类 号 : Q 5 . T 132
文献标 识 码 : A
Elc r d p st0 c n l g n r o i n Re it n e o e t 0 e 0 ii n Te h o o y a d Co r so ssa c f
NiFe Al y Co tn — l a ig o C E G H a U o gxa WA u ,WA G C e A G Y nh i H N u ,G O H n —i , NG Q n N h ,T N u —u
采 用 L 2 0 A电化学 工作 站 ( 津兰力 科 化 学 K 05 天 电子 高技术公 司 ) 测定 所 制 备 的 N—e 金 镀 层 在 i 合 F
氯离子与有机添加剂协同作用对铜箔组织性能的影响

第15卷第2期2024年4月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.15,No.2Apr. 2024氯离子与有机添加剂协同作用对铜箔组织性能的影响孙桢1, 黄剑1, 宋宁1, 樊小伟1, 廖娟1, 王丽娟1,唐云志*1, 谭育慧1, 陆冰沪2, 李大双2(1.江西理工大学材料冶金化学学部,江西 赣州 341000; 2.安徽铜冠铜箔集团股份有限公司,安徽 池州 247100)摘要:随着锂离子电池产业的发展,负极集流体用铜箔正朝着高抗拉强度、高延伸率以及极薄尺寸的趋势发展。
本实验通过探讨镀液中Cl -、SPS 和胶原蛋白添加剂协同作用对铜箔微观形貌及力学性能的影响规律,制备了抗拉强度为502 MPa 、延伸率达5.1%的高性能铜箔。
利用SEM 、TEM 、XRD 、激光共聚焦显微镜表征了铜箔的表面形貌和织构,采用万能试验机、电化学工作站和接触角测试仪评估铜箔的力学强度、电化学性能及表面润湿性。
结果表明,Cl -和SPS 的协同效应有利于铜箔晶粒细化,促使Cu (220)晶面取向增加,提高了铜箔的力学性能。
Cl -、SPS 和胶原蛋白的组合添加协同作用进一步增强了铜箔(220)晶面取向,织构系数Tc 达到 52%,显著提高了铜箔抗拉强度、延伸率和表面润湿性能。
关键词:添加剂;电沉积;晶粒细化;极化作用中图分类号:TG113.2 文献标志码:AEffects of the synergistic interaction of Cl - and organic additives on the organization and properties of copper foilSUN Zhen 1, HUANG Jian 1, SONG Ning 1, FAN Xiaowei 1, LIAO Juan 1, WANG Lijuan 1,TANG Yunzhi *1, TAN Yuhui 1, LU Binghu 2, LI Dashuang 2(1.Faculty of Materials Metallurgy and Chemistry , Jiangxi University of Science and Technology , Ganzhou 341000, Jiangxi , China ;2. Anhui Tongguan Copper Foil Group Co., Ltd., Chizhou 247100, Anhui , China )Abstract: With the development of the lithium-ion battery industry, copper foil for negative current collectors is moving toward higher tensile strength, higher elongation, and extremely thin dimensions. By exploring the synergistic interaction laws of Cl -, SPS, and collagen additives in the plating solution on the microscopic morphology and mechanical properties of copper foil, high-performance copper foils with a tensile strength of 502 MPa and elongation of 5.1% were prepared in this experiment. The surface morphology and texture of the copper foil were characterized by SEM, TEM, XRD and laser confocal microscopy. Its mechanical strength, electrochemical properties, and surface wettability of copper foil were evaluated by the universal testing machine, electrochemical workstation and contact angle tester. The results showed that the synergistic effect of Cl - and SPS favored the grain refinement of copper foil, increased the Cu(220) crystal plane orientation, and improved the mechanical properties of copper foil. The synergistic effect of Cl -, SPS and collagen further improved the copper收稿日期:2023-03-02;修回日期:2023-04-21基金项目:江西省自然科学基金重点基金资助项目(20202ACB202001);江西省重点研发计划项目(20212BBE51018、20224BBE51045);江西省教育厅项目(GJJ210831)通信作者:唐云志(1975— ),博士,教授,主要从事高性能铜箔的制备与表面处理的研究工作。
电沉积Cu-Ni 合金的电化学腐蚀行为

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计(论文)题目:电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为学生姓名:刘涛学号: 200667230118班级: 0601专业:应用化学指导教师:周琼花2010 年 6 月电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为学生姓名:刘涛学号: 200667230118班级:0601所在院(系): 化学与生物工程学院指导教师:周琼花完成日期: 2010年6月电沉积Cu-Ni合金的电化学腐蚀行为摘要本文采用电化学测量法研究了碳钢在硫酸铜和硫酸镍混合溶液中的电沉积行为,并且比较了在未电镀和电镀后碳钢在氯化钠介质中的腐蚀性能。
在电化学工作站和正置金相显微镜的检测下,平行测定一系列等差温度下塔菲尔曲线的变化及其腐蚀电流,腐蚀电位的改变值,通过正置金相显微镜观察不同条件下腐蚀后碳钢的表面形态,并且通过正交试验法从而得出控制碳钢腐蚀的最佳条件。
由于碳钢在工业应用中具有较好的综合性能,且价格低廉,在工业中有着非常广泛的应用,但是其耐腐蚀性能有一定的限度,在一些领域不能满足要求,因而不能得到广泛应用。
因此,进行适当的表面处理以增强其耐蚀性能有着重要的现实意义。
通过实验得出在电流密度为14 A·dm-2,温度为60℃,pH值为2时其沉积膜耐腐蚀性能最佳。
关键词:碳钢;氯化钠;电沉积;塔菲尔曲线;交流阻抗;正交法ELECTROCHEMIC CORROSION BEHA VIOR AND ELECTRODEPOSITION OF Cu-Ni ALLOYABSTRACTIn this paper, Electrochemical determination is used to study the electrochemical behavior of carbon steel in the mixed copper and nickel sulfate solution, and compare the electrochemic corrosion behavior between the plating and no plating. Under the detect of electrochemical workstations and electron micscope,Parallel determination of Tafel curves of a series of arithmetic temperature changes and corrosion current values and corrosion potential values,Observed by electron microscope of carbon steel corrosion under different conditions and then study the surface morphology ,and by Orthogonal to arrive at the best conditions for control of carbon steel corrosion. As the carbon steel in industrial applications with well performance low price, It has a very wide range of applications in industry. However, the corrosion resistance of a certain limit can not meet the requirements in some areas,so it couldn’t be used widely. Therefore,Appropriate surface treatment to enhance their corrosion resistance has important practical significance. Experiment shows that 14 A·dm-2 current density, 60℃ temperature and pH=2 is the best experiment condition of film on corrosion resistance.Key words:carbon steel; sodium chloride; electrochemical behavior; Tafel curve; Impedance;temperature;orthogonal目录1绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2关于碳钢腐蚀性能的概述 (1)1.3降低碳钢腐蚀的研究现状 (2)1.3.1复合型缓蚀剂对碳钢缓蚀性能的研究 (2)1.3.2在碳钢中掺加钛提高其耐腐蚀性 (3)1.3.3碳钢在反渗透水中耐蚀性研究 (3)1.4铜镍合金腐蚀性能的研究 (4)1.4.109C U PCrNi耐候钢耐腐蚀性能的研究 (4)1.4.2 Cr含量对Fe-Cr-Ni镀层电化学腐蚀性能的影响 (5)1.4.3Ni-Cr-Mo-Cu合金介质腐蚀和电化学腐蚀的性能 (6)1.5电化学研究方法概述 (7)1.5.1电化学工作站及使用注意事项 (7)1.5.2塔菲尔曲线 (8)1.5.3循环伏安法 (8)1.5.4交流阻抗法 (8)2. 实验 (10)2.1. 仪器与试剂: (10)2.1.1 仪器 (10)2.1.2试剂 (10)2.1.3实验中所需溶液的配置 (11)2.2碳钢电极与碳钢片的预处理 (11)2.3实验药品的预处理 (11)2.4参比电极的预处理 (11)2.5电化学工作站分析 (12)2.6实验步骤 (12)2.6.1最佳工艺条件的选择 (12)2.6.2碳钢晶像组织的观察 (12)2.6.3电化学性能的测试 (12)3 结果与讨论 (13)3.1最佳工艺条件的确定 (13)3.1.1电流密度的确定 (13)3.1.2温度的确定 (14)3.1.3P H值的确定 (16)3.1.4正交试验法 (16)3.1.5添加剂对沉积的影响 (17)3.2碳钢晶像组织的观察 (17)3.3电化学性能的测试 (20)3.3.1不同电流密度下镀层的电化学性能测试 (20)3.3.2不同温度下镀层的电化学性能测试 (21)3.3.3不同P H值下镀层的电化学性能测试 (23)3.3.4正交试验法下镀层的电化学性能测试 (24)3.3.5是否加入添加剂下镀层的电化学性能测试 (25)3.3.6镀层的电化学性能测试 (26)4 结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)1绪论1.1 研究的目的和意义金属表面合金化是提高金属耐蚀性的一种有效方法,其途径一是提高金属的热力学稳定性;二是阻滞阴极过程;三是阻滞阳极过程;四是加入合金元素使表面形成完整的有保护性的腐蚀产物膜。
NiP合金镀层表面形貌及组织性能的影响

热处理对化学镀Ni-P合金镀层表面形貌及组织性能的影响作者:沈雁, 沈启贤作者单位:重型汽车集团技术发展中心(济南)1.期刊论文陈文明.曾为民.马玉录.CHEN Wen-ming.ZENG Wei-min.MA Yu-lu硅烷膜在化学镀镍磷合金镀层上的封闭性能研究-表面技术2008,37(3)化学镀镍磷合金镀层在形成过程中不可避免地存在着微孔,由于以碳钢为基体的化学镀镍磷合金镀层在大多数腐蚀介质中都属阴极性镀层,微孔的存在将会导致基体的孔蚀.采用表面硅烷化方法对镍磷合金镀层进行了封闭处理,结果表明:镍磷合金镀层表面硅烷化后可以大幅提高镍磷合金镀层的抗腐蚀性能.2.期刊论文肖鑫.龙有前.易翔.郭贤烙.刘桂花全光亮化学镀镍磷合金工艺研究-湖南工程学院学报(自然科学版)2004,14(1)为提高化学镀镍磷合金的装饰性,在常规化学镀镍磷合金镀液中加入组合光亮剂(由两种镀镍中间体和无机盐复配而成),获得了全光亮化学镀镍磷合金层.研究了镀液中光亮剂、硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸钠、金属杂质离子以及pH值和温度对化学镀镍磷合金层外观、耐蚀性和沉积速度的影响;检测了有关性能.结果表明:所得化学镀镍磷合金镀层的外观(镜面光亮的镀层)、孔隙率、耐蚀性、硬度、沉积速度(可达15-20μm/h)结合力等性能优于常规化学镀镍磷合金镀层.因而具有较高的应用推广价值.3.期刊论文刘峰.LIU Feng全光亮化学镀镍磷合金工艺研究-材料保护2007,40(5)研究出了一种新型不含铅的全光亮化学镀镍工艺,获得了全光亮的镍磷合金镀层.通过试验分析镀液中添加剂、无机盐、主盐、施镀时间、pH值和施镀温度对化学镀镍磷合金层光亮度的影响;检测了有关性能.结果表明:所得化学镀镍磷合金镀层的光亮度、耐蚀性等性能优于常规化学镀镍磷合金镀层.CuSO4、TaSO4无机盐的添加使溶液稳定性(氯化钯稳定试验)从30 s提高到90 s,同时也提高了化学镀镍磷合金镀层耐蚀性,在5%NaCl溶液中的年腐蚀量从1.1 mg/cm2降为0.4.期刊论文何东亚化学镀镍磷合金镀槽的处理方法-材料保护2001,34(10)化学镀镍磷合金是一种较先进的表面处理技术,在石化行业有非常广泛的应用前景.化学镀液对槽体有较高的要求,必须采用一种耐腐蚀性强、耐高温、物理机械性能好、成本低、不渗漏的材料制做.5.学位论文孙明志化学镀镍磷合金镀层封孔工艺及耐蚀性能研究2009金属腐蚀给社会发展带来巨大的经济损失与危害,随着工业与科学技术的发展,腐蚀科学在国民经济中所占地位越来越重要。
三氯化铁溶液中影响铁镍合金蚀刻速率的因素

第28卷第5期2007年5月腐蚀与防护00RROSl0N&PRoTECTl0NV01.28No.5Mav2007三氯化铁溶液中影响铁镍合金蚀刻速率的因素刘飘,堵永国,张为军,芦玉峰,杨娟,马占东(国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073)摘要:采用浸渍蚀刻的方法,研究了影响Fex(x—se~s。
,Ni。
一;合金箔在三氯化铁溶液中蚀刻速率的几个因素,并对蚀刻液的有效蚀刻能力及失效蚀刻液的除镍和再生进行了初步的研究。
研究结果表明:氧化还原电位随蚀刻液浓度的增大而升高,氧化还原电位越高,蚀刻反应趋势越大;蚀刻速率随浓度的增加先增大,再下降,且在浓度为40%左右出现极大值;蚀刻液温度越高、pH值越小,蚀刻速率越大;除镍后的失效蚀刻液经再生后能达到新鲜蚀刻液的90%以上,基本达到再生利用的要求。
关键词:F}Ni合金;蚀刻速率;再生;FeCl3蚀刻废液中图分类号:TGl72.6;TB34文献标识码:A文章编号:1005—748X(2007)05—0238一04INFLUENCINGFACTORSONETCHINGRATESOFIRONNICKELALLOYFOILSINFERRICCHLORIDESOLUTIONLIUPiao,DUYon乎gllo,ZHANGWe¨胁,LUYu_feng,YANGJuaIl,MAZhan-d仰g(CollegeofAerOspace&MaterialEngineeringNational,UniverSityofDefenseTechn0109y,Changsha410073,China)AbstIIact:SeveralfactorsaffectingtheetchingratesofF岛Q=56~59)Nil一:alloyfoilsinFeCl3etchantwerestudiedwithanimmersionetchingmethod.Especially,thequantityofF色。
化学镀镍磷合金技术 NI-p 简介

化学镀镍磷合金技术 NI-p 简介高性能的镍磷合金化学镀工艺是近年来迅速发展起来的一种新型表面保护和表面强化技术手段,具有广泛的应用前景。
目前化学镀镍磷合金已广泛地应用在石油化工、石油炼制、电子能源、汽车、化工等行业。
石油炼制和石油化工是其最大的市场,并且随着人们对其镀层特性的认识,它的应用也越来越广泛,主要用在石油炼制、石油化工的冷换设备上,并且得到了许多用户的认可。
经实际应用,能显著提高设备的耐磨、耐蚀性能,延长其寿命3倍以上,性能优于目前使用的有机涂料,而且适用于碳钢、铸铁、有色金属等不同基材。
1、化学镀镍磷合金的原理其主要反应为次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍,即在水溶液中镍离子和次亚磷酸根离子碰撞时,由于镍触媒作用析出原子态氢,而原子态氢又被催化金属吸附并使之活化,把水溶液中的镍离子还原为金属镍形成镀层,另外次亚磷酸根离子由于在催化表面析出原子态氢的作用,被还原成活性磷,与镍结合形成Ni-P 合金镀层。
2、镀层的特性及技术指标(1)镀层均匀性好非晶态Ni-P合金镀层是通过化学沉积的方法获得,凡是镀液能浸到的部位,任何形态复杂的零件,都能得到均匀的镀层。
不需外加电流,是非晶态均一单相组织,不存在晶界、位错,也无化学成份偏析,且避免了电镀形成的边角效应等缺陷。
另外,镀层十分致密还具有较高的光洁度。
(2)镀层附着力好镀层在钢铁基体上产生压应力(4MPa),而镀层与钢的热膨胀系数相当,所以具有优良的附着力,一般为300-400MPa。
(3)镀层硬度高,抗磨性能优良镀层具有高硬度,低韧性和较低热导率、电导率,它的抗拉强度超过700MPa,与很多合金钢相似,镀层硬度和延伸率都超过了电镀铬,弯曲无裂纹,但不适合反复弯折和拉抻等剧烈变形的部件,经热处理硬度可达HV1100,但在320℃时开始发生晶型转变,耐磨性能增强,耐蚀性能减弱。
(4)优良的抗腐蚀性能由于镀层为非晶态,不存在晶界、位错等晶体缺陷,是单一均匀组织,不易形成电偶腐蚀,决定其有较高的耐蚀性,Ni-P镀层均匀性好,拉应力小,致密性好,为防止介质的腐蚀提供了理想的阻挡层。
Ni-P镀层的DSC分析
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1 引言自从美国的A.Brenner 和 G.Riddell在50年代研究成功化学镀Ni–P 合金镀层以来,国内外许多研究部门均对化学镀镍层进行了广泛深入的研究和大量的实践,这一工艺亦已广泛应用于电子石油化工机械宇航及原子能等工业,这是因为化学镀Ni–P 合金不仅具有良好的均镀能力较高的硬度和较好的耐磨性,同时具有孔隙率低和优良的耐蚀性等。
我国化学镀镍的应用正在逐步推广,目前国内化学镀镍市场领域有许多新工艺、新配方和新设备,国内研究文献也常有报道。
作为工业化生产的企业,应采用成熟的商品镀液并选制合理的设备及适宜的分析方法来经济、实用、优质地解决工业生产中的实际问题。
化学镀技术是一项较新的重要表面处理技术。
化学镀Ni-P 镀层是工程上应用十分广泛的表面功能镀层, 它的优良耐磨和耐蚀性能已为广大工程技术人员所熟悉。
然而,Ni-P 镀层还有许多其他非常有用的功能性质, 如磁性、导电性、可焊性、可抛光性等。
Ni-P 镀层的这些性质使它作为功能镀层已经在很多工业部门的广泛领域发挥着重要的作用。
近年来,化学镀镍磷研究工作主要围绕开发新的镀种包括多元合金和复合镀层,如何延长镀液使用寿命、提高沉积速度和稳定性、提高镀层性能、降低生产成本、维护和自动控制镀液。
由于电子计算机、通信等高科技产业的迅猛发展,为化学镀技术提供了巨大的市场。
80 年代是化学镀技术的研究、开发和应用飞跃发展时期,西方工业化国家化学镀镍的应用,在与其他表面处理技术激烈竞争的形势下,年净增长速率曾在到 15% ;这是金属沉积史上空前的发展速度。
预期化学镀技术将会持续高速发展,平均年净增速率将降至 6% ,而进入发展成熟期。
我国的化学镀市场与国际相比起步晚、规模小,但近十几年发展极期迅速,不仅有大量的论文发表,还举行了全国性的专业会议,相信在今后几年内会越来越广泛的应用该项技术,并逐步走向稳定和成熟,据推测国内目前每年的化学镀镍市场总规模应在 300 亿元以上,并且以每年 10% ~ 15% 的速度发展。
《2024年镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层影响的研究》范文
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《镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层影响的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,电沉积技术已成为制造高质量合金镀层的重要手段。
Ni-W-P合金镀层因其优异的物理和化学性能,如高硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨性,被广泛应用于机械、电子和化工等领域。
电沉积过程中,镀液成分和添加剂的种类及浓度对镀层性能具有重要影响。
本文旨在研究镀液成分和添加剂对电沉积Ni-W-P合金镀层的影响,为优化电沉积工艺提供理论依据。
二、实验方法1. 材料与试剂实验所用材料包括镍(Ni)、钨(W)和磷(P)的盐类,以及其他添加剂。
所有试剂均为分析纯,使用前未进一步处理。
2. 电沉积过程采用电化学工作站进行电沉积实验。
通过改变镀液成分和添加剂的种类及浓度,制备不同条件的Ni-W-P合金镀层。
3. 性能测试采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计和盐雾试验机等设备,对镀层的形貌、结构、硬度和耐腐蚀性等性能进行测试。
三、结果与讨论1. 镀液成分的影响(1)主盐浓度:当主盐浓度增加时,镀层中Ni、W和P的含量也相应增加。
这是因为高浓度的主盐有利于更多的金属离子还原为金属原子并沉积在基体上。
但过高的主盐浓度可能导致镀层结晶不均匀,降低其性能。
(2)pH值:镀液的pH值对镀层的结晶形态和化学组成具有重要影响。
当pH值较低时,有利于W和P的共沉积,使镀层中W和P的含量增加;而当pH值较高时,镀层中Ni的含量相对较高。
(3)温度:温度对电沉积过程的反应速率具有显著影响。
随着温度的升高,金属离子的还原速率加快,有利于提高镀层的沉积速率。
但过高的温度可能导致镀层结晶粗大,降低其性能。
2. 添加剂的影响(1)表面活性剂:表面活性剂可以改善镀液的润湿性和分散性,使镀层更加均匀致密。
此外,表面活性剂还可以降低镀层的内应力,提高其耐腐蚀性。
(2)络合剂:络合剂可以与金属离子形成络合物,降低金属离子的还原电位,从而改变金属在镀层中的分布。
ADC12铝合金化学镀Ni-Cu-Sn-P的耐蚀性研究
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1 实验
1.1 基体材料
以 30 mm × 25 mm × 3 mm 的 ADC12 压 铸 铝 合 金 为 ~3.5), Fe <1.3,Zn <1,Ni <0.5,Mn <0.5,Mg <0.3,Sn <0.3,Al 余 量。 实验所用药品见表 1。
关键词:铝合金;化学镀镍;多元镀;耐蚀性 中图分类号:TQ630.7 + 2 文献标识码:A 文章编号:2096-8639(2021)06-0029-05
Study on Corrosion Resistance of ADC12 Aluminum Alloy Electroless Plating Ni-Cu-Sn-P
1.3.4 耐蚀性
(1)浓硝酸点滴法:室温下将体积比 1∶1 的硝酸溶 液滴在镀层表面,记录出现第一个气泡的时间,每块 样板测 3 个点,取平均值。
(2)盐水 浸泡 实 验:室 温 下 将 试 样 浸 泡 于 质 量 分 数 5%的 NaCl 溶液中 48 h 后取出,期间观察试样表面 的腐蚀情况。
表 1 实验用药品
原料名称 丙酮 硅酸钠 碳酸钠 磷酸钠 柠檬酸钠 乙酸钠 硝酸 氢氧化钠 无水乙醇 氢氟酸 硫脲 氨水 乙酸
品级 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯
供应商 国药集团化学试剂有限公司
天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 武汉市洪山中南化工试剂有限公司 天津市博迪化工有限公司 天津市博迪化工有限公司 武汉市洪山中南化工试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司
Keywords:aluminum alloy; electroless nickel plating; multiple plating; corrosion resistance
印制电路板铜线路化学沉积NiCr合金表面结合力增强研究
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印制电路板铜线路化学沉积NiCr合金表面结合力增强研究周国云;吴涛;朱颖;何为;王守绪【摘要】通过对化学镀铬镍磷合金工艺的研究,在印制电路铜板上通过Ni的催化作用施镀一层铬或者含铬合金,改善印制电路铜线路板表面金属性质,提高印制电路铜板与PI覆盖膜之间的结合力.对化学沉积NiCr合金的速率和覆铜层压板的结合力进行系统分析确定合金最佳沉积参数.结果表明:化学沉积NiCr合金最佳实验条件为:温度85℃、时间20 min、0.05 mol/L硫酸镍、0.15 mol/L三氯化铬.最佳实验条件下的合金镀层含铬量为8.85%(摩尔分数),与PI的线结合力为0.96N/mm,相比无NiCr合金层提高了12%.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】4页(P45-48)【关键词】印制电路板;化学沉积;等电位点;铬镍磷合金;结合力;离子交换【作者】周国云;吴涛;朱颖;何为;王守绪【作者单位】电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054;电子科技大学材料与能源学院, 四川成都 610054【正文语种】中文【中图分类】TN312随着通讯设备及电子产品的迅猛发展,印制电路板(PCB)正走向多层化、高密度化和高速化[1-3]。
而制作多层PCB要求内层铜线路表面必须具有足够的附着力,以保证产品最终的结合力。
直接将印制电路内层和半固化片压合后的结合力通常是无法满足要求的,因此必须对内层表面进行处理[4]。
在印制电路板领域,往往通过粗化处理得到表面不平整结构,使之与树脂锚合来提升铜箔与树脂基板的结合力,达到更好的粘合效果。
常见的增加结合力的技术有黑化、棕化以及白化技术[5-7]。
黑化技术主要是利用氯酸盐或者亚氯酸盐的碱性介质使线路上的铜氧化,形成具有长条针状结构的氧化铜晶须,以物理咬合作用与有机介质层结合,从而增强结合力。
锌镍合金镀层耐腐蚀性的研究
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锌镍合金镀层耐腐蚀性的研究
肖作安,费锡明,邹勇进 ( 华中师范大学化学学院, 湖北 武汉 430079 ) [摘 要] 锌镍合金层具有优异的耐蚀性, 从全硫酸盐体系中用电沉积的方法制备了纯锌镀层
锌镀层的腐蚀电流小, 相差一个数量级。这说明了 在相同的条件下, 锌镍合金的腐蚀速度远比纯锌镀 层的腐蚀速度小。 2. 4 交流阻抗 图 4 是基体、 纯锌镀层、 锌镍合金镀层在 5 ! NaCI 溶液中的电化学交流阻抗图。由图 4 可以看 3 种试样电化学阻抗均表现为单一的容抗弧, 出,
由图 2 知, 随浸泡时间的延长, 纯锌镀层试样 失重, 且失重在逐渐增加, 而锌镍合金镀层试样却 出现增重现象, 但增重趋势较缓, 这是由于腐蚀产 物牢固地附着在镀层上面而出现的增重现象, 这与 报道是一致的。说明纯锌镀层在 5 ! NaCI 文献 [9 ]
[ 11 , 12 ] 低 , 故锌镍合金的腐蚀电流也小。因此, 锌镍
[ 1 ] Veerarag1avan B ,Haran B ,Kumaraguru P S ,et aI. Corrosion Protection of SteeI Using NonanomaIous Ni Zn - P Coatings [ J] . J EIectroc1em Soc,2003 , 150 (4) : B131 ~ 139. [ 2 ] 屠振密. 电镀锌与锌合金的特性应用及发展 [ J] .材 料保护, 2000 , 33 (1) : 37 ~ 41. [ 3 ] 许爱忠, 胡文彬, 沈 斌, 等. 锌镍合金镀层耐蚀机 理研究进展 [ J] . 电镀与环保, 2000 , 20 (3) : 1 ~ 5. [ 4 ] 胡如南, 张立茗. 我国电镀工艺环保现状及其发展 建议 [ J] . 材料保护, 2000 , 33 (1) : 46 ~ 50. [ 5 ] 杨哲龙, 李秀云, 李文良, 等. Zn - Co 合金镀层耐蚀 性研究 [ J] . 材料保护, 1994 , 27 (5) : 7 ~ 9. [ 6 ] 吴芬蓉. 电镀锌镍合金工艺研究 [ J] . 中国照明电 器, 2000 , 5: 27 ~ 30. [ 7 ] 贾慧庆, 吴 [8] 何 化. 连续电镀锌 - 镍合金技术的研究 [ J] . 表面技术, 2002 , 31 (4) : 21 ~ 23. 为. 氯化物溶液中电镀锌镍合金 [ J] . 电镀与涂 饰, 1997 , 16 (2) : 1 ~ 4. [ 9 ] 卢锦堂, 陈锦虹, 许乔瑜, 等. 锌镍合金镀层盐雾腐 蚀行为的研究 [ J] . 材料保护, 1997 , 30 (5) : 8 ~ 10. [ 10 ] 刘永辉. 电化学测试技术 [ M] . 北京: 北京航空学院 出版社, 1987. 360 ~ 361. [ 11 ] 刘立湖, 蒋同轩, 王洪涛. 锌镍合金镀层耐蚀性的研 究 [ J] . 材料保护, 2002 , 35 ( 12 ) : 26 ~ 27. [ 12 ] 张安富. 锌镍合金镀层耐蚀性的探讨 [ J] . 表面技 术, 1997 , 26 (4) : 16 ~ 18. [ 编辑: 段金弟]
氯化胆碱-尿素低共熔溶剂中电沉积镍
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第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51,No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December,2022基金项目: 沈阳理工大学大学生创新创业计划项目资助(项目编号:202010144049);辽宁省教育厅青年科技人才“育苗”项目(项目编号:LG201928)。
氯化胆碱-尿素低共熔溶剂中电沉积镍磷合金镀层的研究张春霞,张雅琴,耿乐乐,郭天霞,崔琳琳,孙海静*(沈阳理工大学,辽宁 沈阳 110000)摘 要: 在氯化胆碱-尿素(ChCl-Urea )低共熔溶剂中电沉积制备镍磷合金镀层。
采用循环伏安法和计时电流法对在ChCl-Urea-NiCl 2-NaH 2PO 2镀液中镍磷合金镀层的电沉积机理进行研究,使用扫描电子显微镜(SEM/EDS)和X 射线衍射(XRD)对实验制备的镀层进行微观形貌及物相组成的表征,利用动电位极化曲线对其耐腐蚀性能进行分析。
结果表明:ChCl-Urea 低共熔溶剂的电化学窗口为 2.67 V,镍磷合金镀层在ChCl-Urea-NiCl 2-NaH 2PO 2镀液中为不可逆的一步还原,成核机理属于典型的扩散控制三维成核生长,得到的镀层平整致密,且具有金属光泽,对基体金属具有一定的保护作用。
关 键 词:低共熔溶剂;ChCl-Urea ;电沉积;Ni-P 合金镀层中图分类号:TQ153.2 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2022)12-1682-05镍磷合金镀层具有优越的性能,如较高的硬度、良好的耐蚀性及耐摩擦性能、装饰性的外观等,使其在航空航天、汽车、电子、石油化工等领域的应用比例不断上升[1-2]。
制备镍磷合金镀层的基本方法大致有3类:化学镀、电镀、电刷镀。
这3种方法均采用水溶液体系制备镀层,易发生析氢反应,有些能与水发生化学反应的活泼金属及电化学窗口比较窄的金属不能发生电沉积,且还存在镀层质量对添加剂的依赖性高、电镀废液处理困难等问题[3]。
化学镀镍铜磷合金工艺研究

毕业设计论文题目化学镀镍铜磷合金工艺研究(院)系化学化工系专业化学工程与工艺班级 0104 学号 27 学生姓名冯晓鸣导师姓名肖鑫完成日期 2005年6月13日目录摘要 (3)Abstract (3)1 前言 (3)2 实验研究部分 (4)2.1 仪器设备 (4)2.2 化学药品 (4)2.3 工艺流程 (4)2.3.1 化学除油液配方 (4)2.3.2 电解除油液配方 (4)2.4 测试方法 (5)2.4.1 沉积速度测定 (5)2.4.2 孔隙率的测定 (5)2.4.3 硬度的测定 (5)2.4.4 结合力的测定 (5)2.4.5 耐蚀性的测定 (5)2.4.6 循环伏安曲线与阴极极化曲线的测定 (5)2.4.7 镀液覆盖能力的测定 (5)3 实验结果与讨论 (5)3.1 基础配方 (6)3.2 镀液成分的影响 (6)3.2.1 硫酸铜的影响 (6)3.2.2 硫酸镍的影响 (7)3.2.3 次磷酸钠的影响 (8)3.2.4 柠檬酸三钠的影响 (9)3.2.5 乙酸钠的影响 (10)3.2.6 光亮剂的影响 (10)3.3 镀液工艺条件的影响 (10)3.3.1 pH值的影响 (11)3.3.2 温度的影响 (12)3.4 正交实验确定最佳配方 (12)3.5 性能检测 (14)3.5.1 酸性化学镀镍磷合金配方 (14)3.5.2 性能对比实验 (14)3.5.3 循环伏安曲线与阴极极化曲线的测定 (14)3.5.4 镀液覆盖能力的测定 (17)4 结论 (17)5 致谢 (18)参考文献 (19)附表……………………………………………………………………………………20化学镀Ni-Cu-P合金工艺研究摘要:为提高化学镀镍磷合金镀层的性能及获得多种性能的合金镀层以拓宽其应用范围。
在化学镀镍磷合金液中加入硫酸铜制得镍铜磷三元合金,研究了镀液中硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸三钠、硫酸铜、乙酸钠以及pH值、温度等因素对合金镀层外观、沉积速度、耐蚀性的影响。
氯化物体系中La的电化学提取及共沉积Zn-La合金
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氯化物体系中La的电化学提取及共沉积Zn-La合金薛云;曹萌;杨雪;徐琰璐;颜永得;纪德彬;马福秋【摘要】通过循环伏安、方波伏安和开路计时电位等方法研究了723 K时,La(Ⅲ)在LiCl-KCl和LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中Mo电极上的电化学行为.结果表明,La(Ⅲ)还原为金属La是一步扩散控制的不可逆还原反应.在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中,La(Ⅲ)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成4种Zn-La金属间化合物.在923 K时通过恒电流电解获得Zn-La合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)以及附带的能谱仪(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.采用恒电位电解提取La并用方波伏安曲线检测La(Ⅲ)离子浓度的变化,电解50 h后,La(Ⅲ)离子浓度接近于零,提取效率达到99.55%.%The electrochemical behavior of La(Ⅲ) ions was studied in LiCl-KCl and LiCl-KCl-ZnCl2 melts on the Mo electrode at 723 K by cyclic voltammetry, square-wave voltammetry and open-circuit chronopotentiometry. The results showed that the reduction of La(Ⅲ) to La(0) is a one-step irreversible reaction controlled by diffusion. In LiCl-KCl-ZnCl2 solutions, the underpotential deposition of La formed four kinds of Zn-La intermetallic compounds on pre-deposited Zn. Zn-La alloy was obtained by galvanostatic electrolysis at 923 K. The microstructure and micro-zone chemical analysis of Zn-La alloy were characterized by X-ray diffraction( XRD) , scanning electronmicroscopy( SEM) and energy dispersive spectrometry( EDS) . Based on the previous electrochemical results, square-wave voltammetry was used to determine the concentration changes of La during potentiostaticelectrolysis, the concentration of La(Ⅲ) was close to zero, and the extraction efficiency was 99. 55% after potentiostatic electrolysis for 50 h.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】7页(P1145-1151)【关键词】LiCl-KCl熔盐体系;熔盐电解;电化学提取La;Zn-La合金;提取效率【作者】薛云;曹萌;杨雪;徐琰璐;颜永得;纪德彬;马福秋【作者单位】哈尔滨工程大学核科学与技术学院,核安全与仿真技术国防重点学科实验室;材料科学与化学工程学院,超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核科学与技术学院,核安全与仿真技术国防重点学科实验室;哈尔滨工程大学核科学与技术学院,核安全与仿真技术国防重点学科实验室;材料科学与化学工程学院,超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨150001;材料科学与化学工程学院,超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨150001;材料科学与化学工程学院,超轻材料与表面技术教育部重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学核科学与技术学院,核安全与仿真技术国防重点学科实验室【正文语种】中文【中图分类】O616干法后处理技术(Pyroprocessing technology)是未来乏燃料后处理的备选技术, 可以实现核燃料的闭式循环, 满足核能可持续发展的基本要求, 因此在世界范围内引起广泛关注与研究[1,2]. 熔盐电解法是目前研究最为广泛也是有较好工业化应用前景的干法后处理技术. 在氟化物和氯化物的熔盐体系中通过电解精炼和共沉积方法, 将锕系元素与裂变产物分离, 实现回收铀、钚和次锕系元素的目的. 由于锕系元素(An)和稀土元素(RE)的化学性质极其相似, 导致它们难以分离, 因此获取这2类元素在LiCl-KCl熔盐体系中的电化学性质和电沉积的机理非常重要.目前, 关于镧系元素在熔盐体系中不同活性阴极上的电化学行为已有一系列的研究. Castrillejo等[3]在液态Cd和Bi电极上研究了Pr的电化学行为, 并计算了相应的Cd-Pr和Bi-Pr金属间化合物的吉布斯自由能; 并且在LiCl-KCl低共晶盐体系中研究了Lu在活性Al阴极上的电化学行为, 在不同电位下通过恒电位电解获得了Al-Lu合金[4]. Taxil等 [5]为获得稀土元素提取过程中一些基础数据, 研究了Sm(Ⅲ)在LiF-CaF2体系中Ni电极上的电化学行为. Massot等[6]在LiF-CaF2体系中研究了EuF3在活性阴极(Cu, Al)上的电化学提取, 提取效率分别为92%和99.7%. Shi等[7,8]利用铝共还原法提取了Sm和Th, Sm的提取效率达到95.4%. 此外, 锕系元素和镧系元素在活性电极上熔融盐中的分离和提取也有一些报道[9~11].La(镧)是La系第一个元素, 它的离子半径是103.2 pm, 比任何其它镧系元素都接近U(Ⅲ)[12]. 氯化镧在惰性电极上熔融氯化物体系中的电化学性质已多有研究. Vandarkuzhali等[13]利用几种不同技术(如电化学阻抗谱)研究了La(Ⅲ)/La(0)氧化还原电对在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为. Tang等[14]研究了La(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔盐体系中的电化学还原过程, 测定了La(Ⅲ)/La(0)体系的电极电位, 计算了不同温度下La(Ⅲ)离子的扩散系数和La(Ⅲ)/La(0)体系的交换电流密度. 研究结果表明, 在电子转移数目确定的情况下, 提取效率与镧系元素和金属Li(来自溶剂中金属离子)的还原电位差密切相关, 并且提取效率随电位差的增加而增大. 由于在氯化物熔体中锌离子的析出电位比铝的更正, 镧系在Zn上沉积的电位相对于Al更正, 与Li之间的析出电位差将进一步增大, 有利于提高镧系的提取效率. 因此本文将以Zn作为活性阴极, 通过形成La-Zn合金可以使La元素的沉积电位正移, 从而实现从熔盐中提取La元素的目的. 本课题组[15,16]已研究了相关元素及氧化物在氯化物熔盐体系中的电化学行为. 在此基础上, 本文研究La(Ⅲ)在LiCl-KCl熔盐体系中的电化学行为、在Zn阴极上电化学行为和Zn-La合金的形成以及La(Ⅲ)的提取效率.1 实验部分1.1 试剂与仪器LiCl, KCl, ZnCl2, LaCl3和AgCl(分析纯), Ag丝(纯度99.9%)和Mo丝(纯度99.9%), 直径6.0 mm石墨棒(光谱纯), 均购自国药集团(上海)化学试剂有限公司. WP-C80型热电偶(Ar保护气), Autolab 302N电化学工作站, TTR-Ⅲ Rigaku型X射线衍射仪(XRD), JSM-6480A 型扫描电子显微镜(SEM)及自带的能谱仪(EDS), IS Intrep-id Ⅱ XSP 型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP).1.2 实验过程将LiCl-KCl(质量比1∶1)混合盐置于200 ℃真空炉中干燥2 h以除去熔盐中的水分. 然后将盛有混合盐的坩埚放入坩埚炉中, 待盐熔化时在-2.1 V下进行恒电位电解3 h, 以除去熔盐中的杂质.以Mo丝(S=0.032 cm2)作为工作电极, 测量LiCl-KCl的循环伏安曲线, 加入LaCl3后依次测量不同扫描速度的循环伏安曲线、方波伏安曲线及开路计时电位曲线. 加入ZnCl2后, 重新按上述的电化学测试方法进行测量. 为了计算La的提取效率, 在LiCl-KCl-ZnCl2-LaCl3熔盐体系中恒电位电解0, 2, 6, 50 h后, 分别测量不同时间的方波伏安曲线. 由于高温有利于金属的聚集, 因此在923 K下, 在LiCl-KCl-ZnCl2-LaCl3熔盐体系中恒电流电解得到Zn-La合金, 电流为2 A, 电解时间为2.5 h.Fig.1 Cyclic voltammograms curves on a Mo electrode(S=0.322 cm2) in the LiCl-KCl melt salt sytem before(a) and after(b) the addition of 1.3×10-4mol/mL LaCl3 at 723 K(scan rate: 0.2 V/s)2 结果与讨论2.1 LaCl3在LiCl-KCl熔盐体系中的电化学行为2.1.1 循环伏安曲线在723 K下, Mo电极(S=0.322 cm2)上, 在LiCl-KCl熔盐体系中加入1.3×10-4 mol/mL LaCl3前后的循环伏安曲线如图1所示, 扫描速度为0.2 V/s. 当电位向负方向扫描至-2.36 V时, 出现了电化学信号A, 对应于Li(Ⅰ)还原为Li的过程, 反向阳极扫描时, 出现的氧化信号A′对应于金属Li的溶解过程[17~19]. 当加入1.3×10-4 mol/mL LaCl3后, 观察到一对新的还原/氧化峰(B/B′), 还原峰B位于-2.07 V, 对应于La(Ⅲ)还原为La的过程, 相应的氧化峰B′对应于La 的氧化过程. 由图1可知, La(Ⅲ)还原为La是通过一步还原完成的.图2是在723 K下, Mo电极(S=0.322 cm2)上, 不同扫描速度下, LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL)熔盐体系的循环伏安曲线. 由图2可以看出, 随着扫描速度的增加, 阴极峰值电流Ip随扫描速度的增加而增大. 在低扫描速度时, 阴极和阳极峰电位分别向负方向和正方向发生偏移的幅度不太大, 随着扫描速度的不断加大, 阴极和阳极峰电位分别向负方向和正方向的偏移越来越大.Fig.2 Cyclic voltammograms curves of LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL) melt salt sytem on a Mo electrode(S=0.322 cm2) at different scan rates at 723 KInset: relationship of the cathodic peak current with the square root of the sweep rate.从图2可知, 峰电位随着扫描速度变化发生偏移, 说明La(Ⅲ)还原为La的反应是不可逆反应. 而当扫描速度继续增大时, 阴极和阳极峰电位分别向负方向和正方向出现了较为明显的偏移, 由此可以得出, 随着扫描速度的增加, 还原反应的不可逆性也随之增大. 阴极、阳极峰电位之差ΔEp(ΔEp=∣Epa-Epc∣)大于723 K下三电子可逆转移反应的理论值2.3RT/nF(0.048 V), 且随着扫描速度的增加, ΔEp偏离理论值越大, 这同样说明随着扫描速度的增加, 还原反应的不可逆性增加.由图2插图可以看到, 峰电流Ip与扫描速度的平方根v1/2呈线性关系. 由此可知, La(Ⅲ)还原为La的反应是受扩散控制的不可逆过程. 对于可溶-不可溶体系的不可逆反应, 可以通过改变Delahay方程的能斯特边界条件来计算离子的扩散系数[20,21]. 通过计算, 对于不可逆的可溶-不可溶体系, La(Ⅲ)的扩散系数为(1.762±0.037)×10-5 cm2/s.2.1.2 方波伏安法图3是723 K下, Mo电极上LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4mol/mL)熔盐体系的方波伏安图. 当电位为-2.01 V时, 出现了峰B, 这对应于La(Ⅲ)还原为La(0)的过程. 从图3中可以看到, 峰B不是完全对称的, 这是因为在异相基体上反应生成新相时需要提供成核过电位, 进而导致析出电位向负方向移动[22,23]. 通过高斯拟合后,再采用半峰宽度来计算其电子转移数, 得到n=3.4接近于3, 由此可以说明La(Ⅲ)还原为La是通过一步转移三电子完成的, 方波伏安法所测得结果和循环伏安法所测得结果相符.Fig.3 Square wave voltammogram obtained on a Mo electrode(S=0.322 cm2) in the LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL) melt salt system at 723 KPulse height: 25 mV; potential step: 1 mV; frequency: 10 Hz.Fig.4 Open-circuit chronopotentiogram for a Mo electrode(S=0.322 cm2)in the LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL) melt salt system at 723K[deposition potential: -2.4 V(vs. Ag/AgCl); deposition time: 70 s]2.1.3 开路计时电位法图4是723 K下, Mo电极上LiCl-KCl-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL)熔盐体系在-2.4 V时恒电位电解70 s后得到的开路计时电位图. 由图4可以看到2个电位平台, 分别对应于Li(Ⅰ)/Li的平衡电位(平台1)和La(Ⅲ)/La的平衡电位(平台2). 因此, 开路计时电位法所得到La和Li的沉积范围与循环伏安法和方波伏安法所得到的结果一致.2.2 LiCl-KCl-ZnCl2-LaCl3熔盐体系的电化学行为Fig.5 Cyclic voltammograms curves on a Mo electrode(S=0.322 cm2) in LiCl-KCl-ZnCl2(1.2×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL) melt salt system at different cathodic limits at 723 K(scan rate: 0.1 V/s)2.2.1 循环伏安法图5是723 K下Mo电极(S=0.322 cm2)上LiCl-KCl-ZnCl2(1.2×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.3 ×10-4 mol/mL)熔盐体系中不同阴极扫描极限电位(-1.2, -1.5, -1.9, -2.1, -2.2, -2.5 V)下的循环伏安曲线. 根据不同电位扫描极限图可以判断循环伏安图中形成的每种Zn-La金属间化合物的还原峰和氧化峰的对应情况.从图5可知, 当电位扫描至-1.2 V时, 在-0.78 V处出现了还原峰A, 对应于Zn(Ⅱ)还原为Zn的过程, 相应的氧化峰A′对应于Zn的氧化过程. 当电位扫描至-1.5, -1.9和-2.1 V时, 在-1.35, -1.82, -1.89和-1.92 V处出现了4个还原峰B, C, D, E(由于电位过于接近, 还原峰D与E难以区分开)对应于4种Zn-La金属间化合物的生成, 而相对应的氧化峰B′, C′, D′和E′分别对应于这4种金属间化合物的氧化过程. 当电位扫描至-2.2 V时, 在-2.05 V处出现了还原峰F, 对应于La(Ⅲ)还原为La的过程, 相应氧化峰F′对应的则是La氧化过程. 当电位扫描至-2.5 V时, 在-2.4 V左右出现的电流信号对应的是Li(Ⅰ)/Li的氧化还原.2.2.2 方波伏安法与开路计时电位图6(A)是723 K下Mo电极上LiCl-KCl-ZnCl2(1.2×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.3 ×10-4 mol/mL)熔盐体系的方波伏安图. 可以看到6个明显的阴极峰A, B, C, D/E, F和G. 阴极峰A的峰电位位于-0.76 V处, 对应于Zn(Ⅱ)还原为Zn的过程; 峰B, C, D/E的峰电位分别位于-1.32, -1.75和-1.89 V处, 对应于4种Zn-La金属间化合物的生成; 峰F的峰电位位于-2.1 V处, 对应于La(Ⅲ)还原为La的过程; 电流信号G对应于Li(Ⅰ)还原为Li的过程. 方波伏安图中还原峰D和E没有分开, 主要是由于2种金属间化合物的析出电位相差太近的缘故. 方波伏安图所得结果和循环伏安图一致. 图6(B)是723 K下Mo电极上LiCl-KCl-ZnCl2(1.2×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL)熔盐体系在-2.4 V 下恒电位电解30 s后的开路计时电位图. 可以观察到7个电位平台. 平台1(-2.37 V)对应于Li(I)/Li的平衡电位; 平台2(-1.95 V)对应于L a(Ⅲ)/La(0)的平衡电位; 平台3~6(-1.82, -1.64, -1.60, -1.25 V)对应于4种Zn-La金属间化合物的生成[24,25]; 而平台7(-0.78 V)对应于Zn电极的平衡电位. 可以看出, 各物质析出的电势范围与循环伏安法和方波伏安法得到各物质的析出范围大体相同, 而且在开路计时电位图中可以观察到4种金属间化合物的生成.Fig.6 Square wave voltammogram(A) and open-circuit chronopotentiogram(B) on a Mo electrode in the LiCl-KCl-ZnCl2(1.2×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.3×10-4 mol/mL) melt salt system at 723 K (A) Pulse height: 25 mV; potential step: 1 mV; frequency: 10 Hz; (B) deposition potential: -2.4 V(vs Ag/AgCl); deposition time: 30 s.2.3 恒电位电解提取La根据对电化学行为的研究, 采用-1.89 V的电解电位从LiCl-KCl-ZnCl2(1.3×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.7×10-4 mol/mL)熔盐中恒电位电解提取La. 由于方波伏安法具有较高的灵敏度, 因此常被用于监测熔盐体系的特征. 通过方波伏安曲线记录了恒电位电解过程中电流密度随时间的变化, 可知随着时间的延长, Zn(Ⅱ)还原为Zn的峰A和La(Ⅲ)还原为La的峰F及Zn-La金属间化合物的峰值电流逐渐下降, 当电解时间达到50 h时电流密度接近于0, 这说明50 h后, La(Ⅲ)离子的浓度几乎为0. 为了计算电化学提取过程的提取效率, 对恒电位电解50 h前后的LiCl-KCl-ZnCl2-LaCl3熔盐体系进行了电感耦合等离子体发射光谱(ICP)分析, 以确定电解前后熔盐中La(Ⅲ)离子的含量. 根据下式可计算镧的提取效率(η, %):(1)式中: ci(mol/mL)为熔盐中加入的La(Ⅲ)的含量; cf(mol/mL)为电解后熔盐中La(Ⅲ)的含量.将电解50 h后测得的La(Ⅲ)浓度7.65×10-7 mol/mL代入式(1)计算得La(Ⅲ)的电化学提取效率为99.55%.Fig.7 XRD patterns of the deposits obtained under galvanostatic electrolysis at a Mo electrode in LiCl-KCl-ZnCl2(8.8×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.8×10-4 mol/mL) melt salt system at 923 K at 2 A for 2.5 hFig.8 Cross-sectional SEM images(A—C) and EDS analysis(D—F) of the deposit obtained by galvanostatic electrolysis at -6.25 A/cm2 for 2.5 h on a Mo electrode in LiCl-KCl-ZnCl2(8.8×10-4 mol/mL)-LaCl3(1.8×10-4 mol/mL) melt salt system at 923 K(A) SEM image; (B) mapping of La; (C) mapping of Zn; (D)—(F) represent points 001, 002, 003 in (A), respec-tively.2.4 恒电流电解Zn-La合金与生成物表征由于高温有利于合金的形成, 故在923 K的温度下进行电解. 为了研究合金的相组成, 对所得合金样品进行了XRD测试. 图7是在LiCl-KCl-ZnCl2(8.8×10-4mol/mL)-LaCl3(1.8×10-4 mol/mL)熔盐体系中恒电流电解2.5 h得到的XRD谱图. 从XRD谱图可知, 合金中含有Zn和La2Zn17相[26~28].为了观察合金中元素的分布情况, 对上述合金样品做了扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析. 图8是Zn-La合金横断面的SEM和EDS分析结果. 由SEM图可知, 合金是由灰色区域和黑色区域组成. 由EDS分析结果可知, 灰色区域由Zn和La元素组成, 黑色区域是Zn基体. 从灰色区域和黑色区域取的点001, 002, 003的EDS 结果表明, 在点001和002处La元素的含量分别为22.23%和20.47%, 而在点003处La元素的含量为2.09%, 这同样证明了La元素主要分布在灰色区域.3 结论在723 K下, 研究了La(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔盐体系中的电化学行为, 证明La(Ⅲ)还原为La是一步三电子转移过程, 同时对La(Ⅲ)还原为La过程的可逆性进行了判断, 结果表明, 该反应为扩散控制的不可逆反应, 且反应不可逆性随扫描速度的增加而增加. La(Ⅲ)离子在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中电极反应结果表明, La(Ⅲ)与预先沉积在Mo电极上的Zn发生欠电位沉积反应形成4种金属间化合物. 在恒电位电解50 h后, La(Ⅲ)的提取效率约为99.55%. 采用恒电流在923 K下电解制备了Zn-La合金, XRD分析表明合金中含有La2Zn17和Zn相, SEM和EDS分析表明La主要以Zn-La合金的形式存在.参考文献【相关文献】[1] Salvatores M., Palmiotti G. S., Prog. Part. Nucl. Phys., 2011, 66, 144—166[2] Cometto M., Wydler P., Chawla R., Ann. Nucl. Energy., 2008, 35, 1447—1460[3] Castrillejo Y., Bermejo M. R., Arocas P. D., Martinez A. M., J. Electroanal. Chem., 2005, 579(2), 343—358[4] Bermejo M. R., Barrado E., Martínez A. M., Castrillejo Y., J. Electroanal. Chem., 2008, 617(1), 85—100[5] Massot L, Chamelot P, Taxil P., Electrochim. Acta, 2005, 50(28), 5510—5517[6] Gibilaro M., Massot L., Chamelot P., Cassayre L., Taxil P., Electrochim. Acta, 2009, 55(1), 281—287[7] Liu K., Liu Y. L., Yuan L. Y., Li Y., He H., Yang Z. Y., Zhao X. L., Chai Z. P., Shi W. Q., Electrochim. Acta., 2014, 129, 401—409[8] Liu Y. L., Yan Y. D., Han W., Zhang M. L., Yuan L. Y., Lin R. S., Ye G. A., He H., Chai Z. F., Shi W. 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铝铜合金靶材的微观结构对溅射沉积性能的影响

摘要: 磁控溅射中高沉积速率有利于获得高纯度薄膜, 节省镀膜时间; 高沉积效率的靶材可制备出更多数目的晶圆。通过建立平 面靶的溅射 模型研究了 A -l Cu 合金靶的晶粒取向和晶粒尺寸对溅射速率、沉积速率和沉积效率的影响。实验结果显示, 溅射速率与靶材的原 子密排度成 正比关系, 靶材的原子密排度受晶粒取向和晶粒尺寸的影响, 有特定的变化范围, 因此溅射速率也只在一个范围内变化。沉积速 率和沉积效 率受靶材表面空间内原子密排方向分布的影响, 原子密排方向分布则由靶材的晶粒取向和晶粒尺寸决定。
3期
李洪宾等 铝铜合金靶材的微观结构对溅射沉积性能的影响
445
3结 论 1. 在相同的溅射仪器和工艺参数下, A -l Cu靶
的溅射速率随原子密排度的增大而增加, 但 总体 稳定在一个范围内。晶粒尺寸对溅射速率的 影响 源于原子密排度随晶粒尺寸变化而产生的变化。
2. 沉积速率主要受 A -l Cu靶晶粒取向的影响, ( 111), ( 220) 和 ( 311) 晶面比例升高使沉积 速率 增大。晶粒尺 寸对沉积速率的影响也源于晶 面比 例随晶粒尺寸变化而变化。
膜, 工作条件如表 1。
使用精度为 10- 4 g 的称重仪称量靶材溅射前
后的重量, 通过 H ITACH I S-4800 冷场发射扫描电
表 1 制备薄膜的溅射条件 Table 1 Typ ical f ilm preparation cond itions
V acuum 2 @ 10- 7 Torr
P ressure of A r 1 Pa
Pow er of D C 100 W
S ilicon w afer 2 inches
收稿日期: 2007- 11 - 19; 修订日期: 2008- 12- 20 基金项目: 北京市科技计划项目 ( D0405001040431) 资助 作者简介: 李洪宾 ( 1983- ) , 男, 山东聊城人, 硕士研究生; 研究方向: 微电子用高纯薄膜材料 * 通讯联系人 ( E - m ai:l lihonbn@ 126. com )
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,
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2 0 1 7年9月
电 镀 与 精 饰
第3 9卷第 9 期( 总2 9 4 期)
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 3 8 4 9 . 2 0 1 7 . 0 9 . 0 积 N i — Cu . P合 金 镀 层
V i c k e r s h a r d n e s s t e s t e r , s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p e( S E M) , e n e r y g d i s p e r s i v e s p e c t r o s c o p y( E D S )a n d m i c r o — o r i e n t e d s y s t e m,X — r a y d i f f r a c t o me t e r( X R D )a n d e l e c t r o c h e mi c l a w o r k s t a t i o n A u t 0 1 a b . I e r e s u l t s
CHEN Ti n g t i n g,KANG S h u me i GU0 Yu a n y u a n,FENG S h u o,CAI Ho n g f e i
,
( S c h o o l o f Ma t e r i a l s a n d M e t a l l u r g y , U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o y g L i a o n i n g , A n s h a n 1 1 4 0 5 1C h i n a )
0 . 0 5~ 0 . 1 5 g / L范围内增加 时, 测得镀层的腐蚀电流密度有先降低后升高的趋势。
关 键 词: 化 学沉 积 ;L a C 1 3 质 量 浓度 ; 微 观形 貌 ;结 构 ;耐蚀 性 ; N i . C u — P合金 文献 标识 码 : A 中图分 类 号 :T Q 1 5 3 . 2
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Ab s t r a c t :I n o r d e r t o i mp r o v e t h e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e o f s t e e l Ni . Cu — P c o a t i ng s we r e p r e pa r e d b y mi d .
s h o w t h a t : 1 ) t h e c o a t i n g h a r d n e s s i n c r e a s e s a t i f r s t a n d t h e n d e c r e a s e s w i t h t h e i n c r e a s e o f L a C l , c o n c e n —
性 能 的 影 响
陈婷婷 , 亢淑梅 , 郭媛媛 , 冯
( 辽 宁科技 大 学 材料 与冶 金学 院 , 辽宁 鞍 山
硕 , 蔡 洪 飞
1 1 4 0 5 1)
摘 要 :为提 高钢 材 耐蚀性 , 采 用 中温 酸性化 学 沉积 的 方 法 , 在 镀 液 中添 加 L a C 1 * l , g r N i . C u . P合金
S t u d i e s o n t h e Ef fe c t s o f La CI 3 Ad d i t i v e S o l u t i o n O n t h e Pr o p e r t i e s
0 f Ni - Cu- P Co a t i ng s b y El e c t r o l e s s De p o s i t i o n
镀层 , 并 利 用维 氏硬 度 计 、 扫 描 电子 显微镜 、 能谱 及微 取 向 系统、 x } 线衍 射 仪 及 A u t 0 l a b电化 学工
作 站分 别 对镀层 的硬 度 、 微观 形 貌 、 成分、 结构 及 耐蚀性 检 测。 结果表 明 : 1 ) 镀 层硬 度 随 L a C 1 质量 浓度 增 加 先增加 后 减 小 ; 2 ) 随镀 液 中 L a C 1 含 量 的增 加 , N i . C u — P合金 镀 层 结构 由非 晶 态转 变 为 晶 态, 在 L a C 1 3质 量 浓 度 为 0 . 1 0 g / L时, 所 得 镀 层 的 晶胞 尺 寸 较 小 ; 3) 镀液中 L a C 1 质 量 浓 度 为