合金电镀以及其发展趋势

浅谈合金电镀以及其发展趋势

摘要：合金电镀具有热熔合金和单金属镀层无法比拟的优点。随着我国合金电镀工艺水平的不断提高，合金电镀下游行业包括机械工业、五金、家电、电子等行业都在不断快速发展，为合金电镀行业提供了广阔的市场空间。本文简要介绍了合金电镀的特点、共沉积的条件以及类型，并且介绍了其发展趋势。

abstract： alloy plating has incomparable advantages over hot melting alloy and single-metal alloy. with the constant improvement of alloy plating techniques in china， the downstream industry of alloy plating including mechanical industry， hardware， appliances， electronics and so on are developing rapidly， which provides a broad market for the alloy electroplating industry. this article briefly introduces the characteristics of alloy plating， conditions and types of codeposition and the development trend.

关键词：合金电镀；沉积合金；合金共沉积

key words： alloy plating；deposition of alloy；alloy codeposition

中图分类号：p755.1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）24-0044-02

0 引言

合金电镀就是在一个镀槽中同时沉积含有两种或两种以上金属

元素的镀层。大约在1835-1845年第一次镀出了合金镀层，这个时代也出现了新单金属电镀。但是直到20世纪20年代合金镀层还很少在工业上得到真正的应用，这主要是由于合金电镀比单金属电镀更加复杂和困难。目前，研究过的电镀合金体系已经超过了230多种，应用到工业的大约有30多种，比单金属镀层的种类要多，因此，各种合金镀层已经被逐步研究和应用。

1 合金电镀的特点

电镀合金与热冶合金相比具有以下特点：

①容易获得如ni-p合金这样的组织致密且性能优异的非晶态合金。

②可获得热熔相图没有的合金，如δ-铜锡合金。

③在相同的合金成分下，与热熔合金相比，电镀合金具有硬度高以及延展性差的特点，如ni-p、co-p合金。

④容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如sn-ni合金。

与单金属镀层相比，合金镀层有如下主要特点：

①能够得到单一金属得不到的外观。合金镀层通过成分设计以及工艺控制可以得到不同色调的如ag合金，彩色镀ni及仿金合金等合金镀层，具有更好的装饰效果。②合金镀层结晶更细致，镀层更平整、光亮。③相对组成合金镀层的单金属而言，比它们更具有耐磨、耐蚀以及更耐高温的性质，并且强度和硬度也得到了显著提高。但是延展性以及韧性却有所降低。④可以获得非晶结构镀层。⑤不能从水溶液中单独电镀的w，mo，ti，v等金属可与铁族元素（fe，

co，ni）共沉积形成合金。⑥能获得单一金属没有的如导磁性、减磨性（自润滑性）、钎焊性等特殊的物理性能。

2 沉积合金的条件

①在两种金属中，至少有一种金属可以从其盐的水溶液中沉积出来。

②共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。如果两种金属的电位相差太大，那么电位较正的金属就会被优先镀出来，甚至出现电位较负的金属不能析出，这样一来就不能形成合金镀层。

现以二元合金为例讨论一下：

设二金属元素分别为a和b，根据能斯特方程，它们的析出电位可分别表示为：

e析=e平-δe，所以

e析a=eoa+（rt/naf）㏑[aa]+δea

e析b=eob+（rt/nbf）㏑[ab]+δeb

其中：eoa，eob——a，b的标准电极电位

na，nb——a，b的离子价数

aa，ab——a，b金属离子的活度

δea，δeb——a，b的过电位

要使a，b同时在阴极上共沉积的必要条件是：e析a

≈e析b

即：eoa+（rt/naf）㏑[aa]+δea≈eob+（rt/nbf）㏑[ab]+δeb 上式表明：两种金属在同一阴极电位下共沉积的必要条件与两种

金属的标准电极电位、离子活度及阴极极化程度有关。

因此，一般采用以下办法实现金属共沉积：

1）改变镀液中金属离子的浓度：增大较活泼金属的浓度可以使其电位正移，从而可以使多种电位差相差较大的金属的电位相互接近，此外，通过降低较贵金属离子的浓度促使其电位负移也可以实现同样的作用。2）选用合适的络合剂：在使得电位差较大的金属离子实现共同沉积的方法中，此方法是最有效的。3）采用合适的添加剂：电镀液中由于含有的添加剂一般较少，因此很少会影响金属的平衡电位。但是有些添加剂却能够显著的增大或降低阴极极化并且能够明显地改变金属的析出电位从而实现共同沉积。如为了使得铜、铝离子实现共同沉积可以添加明胶。

3 合金共沉积的类型

①正则共沉积。其主要受到扩散的控制，电镀参数会影响金属离子在阴极扩散层的浓度，而其浓度又会影响合金镀层的组成。因此，通过降低电流密度、增加镀液中金属的总含量以及增加搅拌等以增加阴极扩散层中金属离子的浓度，可以有效的增加电位较正金属在合金中的含量。正则共沉积一般出现在单盐镀液中。

②非正则共沉积。此过程主要受到阴极电位的控制。在此过程中，虽然某些参数对于合金沉积的影响遵守扩散理论，但是另外一些却与此理论相矛盾。当采用络合物沉积的镀液时容易出现非正则共沉积，并且各电镀参数对合金共沉积的影响不像正则共沉积那样明显。