镍钨合金电镀综述

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1、谷惠文：Ni-W合金电镀研究文献综述Ni-W合金电镀研究（文献综述）化生系2007级应用化学班 谷惠文摘要：本文综述了NiW合金的电沉积过程及反应机理、电镀溶液组成的测定、镀层的性能及应用，最后在网上查阅相关资料，指出了NiW合金电镀今后的发展趋势和发展方向。关键词：NiW合金 电镀 反应机理 镀层性能 综述Ni-W非晶态镀层具有很高的机械性能，耐蚀性能和耐磨性，已被广泛地应用在铸造模具，注塑用螺杆，喷嘴及导线制辊等方面。Ni-W镀层不仅在性能上可与硬铬镀层相媲美，而且对环境污染小可作为一种代铬镀层使用。本人阅读了有关Ni-W合金电镀的论文10余篇及网上的电镀资料，对其综述如下。1. 镍钨电沉

2、积的过程及其反应机理Ni-W镀 液 多 以和作为主盐，使用钌钛电极或不锈钢电极作不溶性阳极。由于钨的电极电位较负，不能单独从其盐的水溶液中沉积出来，而且镍和钨的标准电极电位相差较大()不能实现共沉积。但是由于过渡元素存在价电子空轨道，镍、钨金属离子可以和络合剂形成络合物，使得沉积电位都趋于更负，将原来电位相差较大的沉积电位相互接近，通过诱导共沉积原理使W以 NiW合金的形式沉积出来。NiW镀液按采用不同络合剂的种类可分为柠檬酸(盐)体系，酒石酸(盐)体系，焦磷酸盐体系，氨基磺酸盐体系和无络合剂的酸性体系，使用氨水作为辅助络合剂。下面以现在应用最为广泛的柠檬酸体系为例来说明Niw 的反应机理 。

3、柠檬酸是一种四元酸 ，为天然无毒络合剂，在溶液中主要以三价负离子的形式存在，其络合能力很强，与形成 1：1的络合物，在柠檬酸存在时，W()的存在形式为，与柠檬酸形成 1：1的络合物。在溶液中加入浓氨水作为辅助络合剂，可形成新的络合物和。此时的电极反应主要为：阴极反应： 阳极反应：由于、与柠檬酸按物质量的比1：1络合，因此，在镀液配制中，柠檬酸的浓度等于镀液中、的浓度之和。2. 镍钨合金电镀液组成的测定(1)硫酸镍测定(容量法)方法原理：在氨性溶液中，以紫脲酸铵为指示剂，以EDTA直接测定镍。试剂：浓氨水；pH=10缓冲溶液；紫脲酸铵指示剂；0.05mol/LEDTA标准溶液。分析步骤a.吸取镀

4、样5mL于250mL锥形瓶中；b.加氨水l5mL、缓冲液30mL、紫脲酸铵少许；c.用EDTA标准溶液滴定至紫红色为终点。计算 硫酸镍(NiS047H2O)含量=式中M：EDTA标准溶液摩尔浓度；y:耗用EDTA标准溶液体积，mL；280.8为硫酸镍相对分子质量；5为所取试样毫升数。(2)钨酸钠的测定(比色法)方法原理 在盐酸介质中，五价钨与硫氰酸根形成可溶性黄色络合物、六价钨用氯化亚锡还原。试剂 浓盐酸；20硫氰酸钾溶液；0.2mg/mL钨标准溶液 (称取0.2522g经110烘干1h冷却后的三氧化钨，用20氢氧化钠3040mL稍加温溶解，冷却后移人1L容量瓶中，用水稀释至刻度)；氯化亚锡溶

5、液(称50gSnCl22H20溶于50mL浓盐酸中，加少许锡粒，加盖混匀)。分析步骤a吸取镀液lOmL于lOOmL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。b用移液管吸此稀释液lOmL(相当原液lmL)于l00mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。c吸取此稀释液520mL(视钨量而定)于50mL容量瓶中，加20硫氰酸钾5mL，盐酸20mL，氯化亚锡10滴，用盐酸稀释至刻度，摇匀。d放置20min后，在430nm波长处，用0.5cm比色皿进行比色测定，钨量由校正曲线测得，换算为钨酸钠量。e校正曲线绘制：于50mL容量瓶中分别置入28mL钨标准溶液，分别加入硫氰酸钾溶液5mL、盐酸20mL、氯化亚锡10滴，用

6、盐酸稀释至刻度，摇匀、放置20min后，按分析方法进行比色测定，并绘制校正曲线。计算钨酸钠Na2W042H20含量=式中A:钨离子含量，g/L；1.772=M(Na2W042H2O)/M(W)=325.846/183.85=1.772。(3)柠檬酸的测定(容量法)方法原理：钙离子与柠檬酸生成柠檬酸钙，此沉淀可溶于盐酸，在pH=l011碱性介质中，以铬黑T为指示剂，用EDTA络合滴定钙，换算成柠檬酸。钨以钨酸形成沉淀，分离消除干扰。试剂 ：l:1盐酸溶液；1:1硝酸溶液；1:1氨水溶液；20氢氧化钠溶液；pH为10缓冲液；0.1mol/L的EDTA标准溶液；25氯化钙溶液；0.1甲基橙指示剂；铬

7、黑T指示剂。分析步骤a用移液管吸取镀液10mL于250mL锥形瓶中；b加1:1盐酸l0mL，加水20mL，1:1硝酸4mL，加热至沸，并于8090保持2530min；c冷却后，将溶液和沉淀移入100mL容量瓶中，用l盐酸稀释至刻度，摇匀，过滤；d吸取滤液20mL于250mL锥形瓶中(相当于原液2mL);e准确加25氯化钙溶液5mL，以石蕊试纸指示，用1:1氨水中和，并过量56滴，加热至沸，当产生沉淀后再煮沸5min，并在热处保持2030min；f用滤纸过滤，用热水洗45次，滤液与洗涤液合并于100mL容量瓶中，冷却，用水稀释至刻度，摇匀；g取稀释液50mL(相当于原液lmL)于250mL锥形瓶

8、中，加甲基橙2滴，用20氢氧化钠溶液中和至黄色，加缓冲液3mL，铬黑T少许，用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴定至蓝色为终点。计算柠檬酸(C6HB07H20)含量=MV0.41441000(g/L)式中M：EDTA标准溶液摩尔浓度；V：耗用EDTA标准溶液毫升数；3. 镍钨合金镀层的性能及应用(1)镀层性能结合力采用弯曲折断法。将镍钨镀层往返弯曲180。直至折断，在50倍显微镜下观察镀层无脱落，镀层具有良好的结合力。抗氧化性 镍钨镀层在400、500、600、700和800高温炉中分别连续灼烧1h后，镀层无脱皮、脱渣及增重现象、说明镍钨镀层具有较高的抗氧化性。硬度未经热处理硬度为594(

9、Hv)，经800热处理后硬度为830(Hv)，原子比4：1的-Ni4W合金硬度高达672.8(Hv)。耐热疲劳抗力 用4Cr5MoSiV基体材料镀镍钨合金镀层。经10s从室温加热到800，保温l0s，水冷5s到100以下10s，再加热到800，如此冷热循环250周，三根试样均未发现任何裂纹，说明该镀层的热疲劳抗力高。 具有独特的摩擦、自润滑、磁学、光学、电学与电腐蚀方面的性能。耐热性高在800高温下耐磨损、抗氧化，具有良好的耐蚀性。镍钨铁合金的化学稳定性：镀层在1：1硫酸、浓硝酸和浓盐酸中浸3.5h，未受腐蚀，在硝酸和盐酸的混合液里浸2h无变化，并具有耐高温和耐磨损。镍钨硼合金镀层具有优良的耐

10、磨性、低应力、高硬度和抗蚀性。(2)镍钨合金镀层的应用 耐化学品性优良用于聚四氟乙烯工具上。 有良好的剥离性，用于玻璃铸模上，可以大大提高模具的使用寿命。在高温下耐磨损、抗氧化、具有良好的自润滑和耐蚀性能：用于内燃机汽缸、活塞环、热锻模、轧辊、接触器、钟表机芯等工件上。4. 镍钨合金电镀的发展趋势及发展方向（1） 在装饰性代铬镀层上的应用Ni-W镀层外观具有一定的色泽度和光亮性，与铬镀层相似，且具有较好的耐蚀性，可以作为代装饰铬的镀层。与现在使用较多的其它代装饰铬镀层 Sn-Co、Co-W 等合金镀层相比较具有色泽光亮稳定，价格较低等优势，具有很大的发展前途。 （2） 稀土在镀层研究上的应用稀

11、土元素以其独特的物理、化学特性，而在材料科学领域得到广泛应用。向Ni-W镀层中添加稀土元素能有效的促进固体颗粒与合金的共沉积，显著增加复合材料中固体微粒的含量，提高复合镀层的硬度，耐磨性以及抗氧化性，提高镀层的性能。 （3）纳米技术在镀层研究上的应用当今纳米技术获得突飞猛进的发展 ，而使纳米与电镀技术结合 ，可以产生性能优良的合金镀层，使用纳米级颗粒的合金镀层在硬度 、耐蚀性 、抗氧化性等 面比使用微米级颗粒的镀层有很大提高。参考文献1 张璐，姚颖悟，吴伟. Ni-W合金电镀研究现状及发展趋势,天津化工，2006，20(4)：6-82 周婉秋Ni-W非晶态镀层的制备和性能研究,电镀与涂饰,19

12、96，15(4)：18-243 杨防祖，黄令，郑雪清，钟晓慧，许书楷，周绍民镍基合金镀层在盐酸介质中的电化学腐蚀行为,2004年全国电子电镀学术研讨会论文集2232254 贾淑果，姜秉元电沉积Ni-W-P非晶态合金工艺研究,表面技术，1999，28 (1)：685 电镀钨铁镍合金电镀技术革新上海：上海科技出版社，l9596 王龙彪，吴俊，黄清安，陈永言电沉积Ni-W-P合金上析氢行为的研究材料保护，2000，33(2)：12 7 Lindsay JAdvanced Techniques for Replacing Chromium JPlating and Surface Finishing，1997，84(2)：248 有关镍钨电镀的资料，中国电镀网。9 诚意，郭忠诚稀土对电沉积 Ni-W-B-Si复合镀层组织结构及性能的影响J,化工冶金，1999，20(3):25-2286