低温、高速、高稳定性化学镀镍研究进展

Ni-P非晶态合金镀层作为一种功能镀层,具有优良的电磁屏蔽、静电防护性能以及优良的物理化学性能.以往研究较多的是在酸性镀液中进行的化学镀沉积Ni-P非晶态合金镀层,温度一般较高,使化学镀的应用受到了限制,尤其是对塑料等非金属材料的表面金属化.因此,低温、高速化学镀越来越受到科研工作者的重视.同时,镀液的稳定性是化学镀能否顺利施镀以及降低化学镀成本的重要因素.鉴于此,在对国内外低温、高沉积速度化学镀镍及镀液稳定性方面的研究进行总结的基础上,展望了化学镀镍研究领域的发展方向.     

化学镀 Ni-Mo-P 合金镀层的组织结构与防垢性能研究

目的采用材料测试方法和防垢实验,研究不同工艺条件下的化学镀Ni-Mo-P合金镀层的组织结构与防垢性能。方法在化学镀Ni-P镀层基底上,添加含有钼酸根离子杂多酸盐,在不同工艺条件下化学沉积Ni-Mo-P合金镀层,研究化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构,分析镀液中硼酸含量和钼酸铵含量对镀层沉积速率的影响,观测镀层在结垢实验后的表面形貌并分析结垢速率。通过SEM,XRD和EDS对化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构进行检测,研究在酸性镀液中硼酸含量对化学镀Ni-Mo-P工艺条件的影响。采用防垢实验测试化学镀Ni-Mo-P合金镀层的防垢性能。结果在化学镀Ni-Mo-P过程中,钼酸根离子杂多酸盐具有稳定作用。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的化学沉积镀液的最佳工艺条件为:Ni SO4·6H_2O 16.5 g/L,Na H_2PO_2·H_2O 20 g/L,钼酸钠0.5~0.8 g/L,硼酸2 g/L,乙酸钠7.5 g/L。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的结垢速率明显低于化学镀Ni-P镀层,具有良好的防垢能力,形成了非晶态的镀层。结论采用化学镀Ni-P镀层基底上沉积得到非晶态的Ni-Mo-P合金镀层,硼酸具有调节镀液p H值和络合作用,非晶态的Ni-Mo-P合金镀层平均结垢速率最小值为0.58μm/h,具有良好的阻垢能力。     

碘化钾对铝合金表面化学镀镍的影响

研究了碘化钾(KI)对LC4铝合金表面化学镀Ni-P合金层沉积速度的影响,采用金相显微镜、显微硬度计和交流阻抗等方法考察了碘化钾对Ni-P镀层形貌、显微硬度以及耐蚀性的影响.结果表明:KI使Ni-P合金镀层的沉积速度有所降低,使镀层表面缺陷数量减少,镀层致密性提高.随着镀液中KI含量的增加.镀层显微硬度逐渐降低,但都高于镀液中无KI时所得镀层的硬度.此外,KI也改善了镀层在w(NaCl)=3.5%溶液中的耐蚀性.镀液中KI的适宜含量为10～20 mg/L.     

脉冲电沉积法制备高P镍基合金镀层

研究了脉冲参数(脉冲高度、宽度、以及反向脉冲等参数)对Ni-P合金镀层P含量、微观形貌等特性影响的规律。结果表明,平均电流密度与反向脉冲电流密度对镀层的P含量有较大地影响;占空比、频率对镀层的微观形貌影响较大。与直流电沉积法制备的Ni-P镀层相比,在不改变镀液组成的条件下,脉冲电沉积法可以显著提高Ni-P合金镀层的P含量。     

化学沉积Ni-P合金层在7A04铝合金表面的应用研究

确定了在7A04铝合金表面化学沉积Ni-P合金镀层的镀液组成和操作工艺参数,并对镀层的表面和截面形貌进行了观察,对镀层的结合强度、显微硬度以及耐腐蚀性等进行了测试。结果表明,该Ni-P镀层沉积速度快,镀层结晶致密均匀,镀层与基体间结合力强,镀层使基体的显微硬度提高8.6倍,且镀层在w(NaCl)=3.5%的NaCl水溶液中表现出良好的耐蚀性。     

钢铁件化学镀Ni-Cu-P合金工艺研究

在酸性化学镀Ni-P合金镀液中加入硫酸铜和光亮剂,成功研制了一种钢铁件的全光亮化学镀Ni-Cu-P合金工艺,检测了镀液和镀层性能,探讨了主要成分和工艺条件对化学镀Ni-Cu-P合金镀层性能的影响.结果表明,所形成的Ni-Cu-P合金镀层结晶细致、光泽高,具有较高的装饰性,镀层耐蚀性、耐磨性和镀液稳定性优于酸性化学镀Ni-P合金工艺.     

原位测量法研究AZ31镁合金表面化学镀Ni-P的沉积机理

设计一种原位方法去测量AZ31镁合金在化学镀Ni-P过程中基体在镀液中的开路电位和体积表面的镀层形貌变化。通过开路电位曲线、扫描电子显微镜和能谱分析研究AZ31镁合金化学镀Ni-P的沉积机理。结果表明：化学镀Ni-P的沉积过程包括镀层的形成过程和镀层的增厚过程,其中镀层的形成过程又包括镍晶核的形核和长大过程、镀层的二维扩展过程和镀层的三维搭接过程。扫描电镜分析证实了Ni-P镀层的球形瘤状物不仅形成于镀层的增厚阶段,同样也形成于Ni-P镀层的初始沉积阶段。不同沉积阶段的沉积速度变化分别与各自的沉积机理对应。     

化学镀非Ni—P／Ni—Mo—P合金形成机理

通过对镀液中加入Na2MO4的化学沉积法对酸性Ni-Mo-P/Ni-P双层化学镀的工艺进行了实验研究，通过一系列实验，确定了用连续施镀法制备此多元合金镀层的工艺，通过对镀层的成分与结构关系及镀层成分与工艺参数关系的实验研究，从热力学角度提出了非晶态双层镀镀层合金膜材的形成机理。     

Zn-Ni合金镀层中添加第三种元素和纳米颗粒的研究新进展

介绍了在汽车、航空航天等行业中得到广泛应用的钢铁零件电镀Zn-Ni合金镀层,以及往碱性、氯化物等锌镍合金镀液中加入Fe、Co、Mn、Ce、P等第三种元素所获得的锌镍三元合金镀层,具有更优良的耐腐蚀性、催化性等性能的情况。介绍了往Zn-Ni合金镀液里加入氧化硅、氧化铈、氧化钛、氧化铝、碳化硅等纳米颗粒的进展情况,发现含有纳米颗粒的锌镍复合镀层具有耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性更好,硬度更高等优点。梳理了2016年以来在Zn-Ni合金电镀中添加第三种元素和纳米颗粒的多层镀层研究新进展。从Zn-Ni单一镀液中沉积Ni-P和Zn-Ni合金多层镀层时,在低电流密度下沉积出Ni-P层;在较高电流密度下,沉积出含3.2%P的Zn-Ni-P合金镀层,这种多层镀层可以大幅度提高钢铁零件的防腐蚀性能。介绍了在含12%Ni的Zn-Ni镀层上镀覆Ni-Co-SiC纳米复合镀层的情况,这种多层结构既可以提高镀层的结合力,又可提高其在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。该复合镀层是一种硬度高、磨损量低的新型Zn-Ni合金复合镀层。     

镀液配方及化学镀工艺对Ni-P合金镀层性能影响

通过Ni-P合金镀层硬度、耐蚀性与表面含磷量的关系,分析了镀液镍次比、pH值、络合剂、缓冲剂以及施镀温度、施镀时间、时效温度对Ni-P合金化学镀层含磷量的影响,探讨了提高镀层表面硬度、耐磨性、耐蚀性的方法.     

锡青铜化学镀 Ni-P 合金工艺及镀层性能

目的在锡青铜基体上化学镀Ni-P合金镀层,提高锡青铜的耐磨性和耐腐蚀性。方法以酸性含锌活化液活化锡青铜试样,在相同的条件下实施化学镀,并对镀态试样进行不同温度(250,400,500℃)下的热处理。对比基体、镀态试样和热处理试样的性能,研究热处理温度对锡青铜化学镀Ni-P合金层微观结构、显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响。结果锡青铜表面形成了Ni-P合金镀层,并且镀层无孔隙缺陷,与基体结合良好,沉积速率较快,为10.00μm/h。经热处理后,镀层的微观结构由非晶态向晶态转变,在500℃热处理的镀层显微硬度最大,耐磨性最好。镀态镀层和经250℃热处理的镀层在10%HNO3溶液和10%H2SO4溶液(10%均为体积分数)中的耐腐蚀性明显好于锡青铜基体,镀态镀层在两种介质溶液中的腐蚀速率分别为0.225,0.146 mg/(cm2·d)。结论采用酸性含锌活化液活化锡青铜基体,可以在锡青铜表面制备出化学镀Ni-P合金镀层,且镀覆效果较好。这表明紫铜化学镀Ni-P合金工艺同样适用于锡青铜。     

pH值及温度对AZ31镁合金化学镀Ni-P合金性能的影响

采用电化学技术等试验方法,研究了镀液p H值及温度对AZ31镁合金化学镀Ni-P合金镀层的镀速、孔隙率、点滴腐蚀试验时间、腐蚀电位、腐蚀电流和交流阻抗的影响。结果表明,当镀液pH值为7时,AZ31镁合金化学镀Ni-P合金镀层的沉积速率最大,为8.48μm/h,显微硬度高(250 kgf/mm~2),孔隙率为0个/cm~2,Na Cl点滴腐蚀试验时间最长,为90 s,腐蚀电流密度小,为0.177 m A/cm~2,腐蚀电位最大,为-1.015 V。当镀液温度为75℃时,镀层的沉积速率大,耐蚀性能好。镀层包状物颗粒均匀、紧密、无缺陷。     

铝及铝合金化学镀Ni—P合金工艺研究

研究以铝为基体的化学镀Ni-P合金镀层的特性,提出能获得高耐蚀性的光亮镀层,含有m_1和m_2复合添加剂的镀液组分和操作条件。并讨论次亚磷酸钠浓度、添加剂m_1和m_2、温度和pH值对Ni-P合金沉积速度的影响。     

工艺参数及稳定剂抗坏血酸对电沉积NiFeW合金镀层的影响（英文）

为获得性能良好的镍铁钨合金镀层,研究了镀液pH值、温度、电流密度、稳定剂抗坏血酸浓度对镍铁钨合金镀层成分和镀层沉积速率、显微硬度的影响。结果表明:镀液pH值对镀层W含量和镀层沉积速率影响较大;镀液温度对镀层沉积速率、镀层成分和镀层硬度影响均较大;随抗坏血酸浓度增加,镀层沉积速率逐渐降低,镀层表面形貌更加粗糙。在镀液pH=4,温度60℃,电流密度4A/dm~2,抗坏血酸浓度3 g/L时,镀层沉积速率和镀层的显微硬度较高,表面光亮致密,耐蚀性好。     

工艺参数及稳定剂抗坏血酸对电沉积NiFeW合金的影响

为获得性能良好的镍铁钨合金镀层,研究了镀液pH 值、温度、电流密度、稳定剂抗坏血酸浓度对镍铁钨合金镀层成分和镀层沉积速率、显微硬度的影响。结果表明: 镀液pH 值对镀层W含量和镀层沉积速率影响较大;镀液温度对镀层沉积速率、镀层成分和镀层硬度影响均较大;随抗坏血酸浓度增加,镀层沉积速率逐渐降低,镀层表面形貌更加粗糙。在镀液pH = 4,温度60 ℃,电流密度4 A/dm2,抗坏血酸浓度3 g /L 时,镀层沉积速率和镀层的显微硬度较高,表面光亮致密,耐蚀性好。     

Mg-9Al-1Zn合金的表面化学镀与性能研究

对Mg-9Al-1Zn镁合金进行了碱洗除油、无铬处理和化学镀Ni-W-P处理,研究了不同表面镀层的显微形貌、孔隙率、物相组成和耐腐蚀性能等。结果表明,当镀液中Na2CO3浓度为20 g/L时,Mg-Al-Zn合金表面镀层较为平整,镀层团簇晶粒分布均匀,各个团簇倾向于垂直表面方向生长;沉积时间为1 h的Ni-W-P镀层与基体结合良好、镀层较为致密,Ni、W和P元素在界面结合处有明显扩散和浓度梯度;Mg-9Al-1Zn合金基体、Ni-P和Ni-W-P镀层的耐腐蚀性能从大至小依次为:Ni-W-P镀层Ni-P镀层Mg-9Al-1Zn合金基体。     

新型三元复合络合剂体系对AZ91D镁合金表面酸性化学镀Ni-P的影响

利用含新型三元复合络合剂的酸性化学镀镍液体系,在AZ91D镁合金表面通过化学镀制备Ni-P防护镀层。结果表明,镀层沉积速率随着镀液中三元复合络合剂浓度的变化而改变。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和差热分析（DSC）对镀层结构、形貌以及热稳定性进行表征和分析。通过交流阻抗（EIS）和动电位扫描极化曲线对Ni-P镀层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能进行评价。镀液中三元复合络合剂的浓度对Ni-P镀层的结构与形貌有显著影响。Ni-P镀层的热稳定性随着三元复合络合剂浓度的增加而降低。当镀液中三元复合络合剂浓度为0.035 mol/L时,所制备的Ni-P镀层致密、均一,在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐蚀性能。     

稀土元素对酸性化学镀镍的影响*

在酸性化学镀镍磷合金镀液中添加稀土元素(La、Pr、Nd),研究了其对镀速的影响。对镀层进行了XRD分析,用SEM观测表面形貌,EDX分析镀层组成,并进行了耐腐蚀极化曲线测定。结果表明在镀液中添加稀土离子能显著降低镀速,甚至完全终止Ni-P的沉积。镀液中添加稀土时,镀层中不含稀土元素,镀层仍为非晶态结构,但P含量略有降低,镀层的表面形貌发生了变化。镀液中含稀土(La、Pr、Nd)时,所得镀层在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性降低。     

Ni-P-Ce合金体系复合刷镀层沉积行为研究

在Ni-P合金复合刷镀液中,添加稀土Ce3+,可以通过电刷镀沉积出Ni-P-Ce合金镀层,并可提高刷镀层的沉积速度和刷镀液稳定性;稀土化合物CeCl3·7H2O含量在35g/L左右时,刷镀的电流效率及沉积速度高;柠檬酸在Ni-P-Ce刷镀液中既可起稳定剂的作用,又可使Ce3+离子从溶液中电沉积出来。     

激光处理化学沉积Ni-P/Ni-W-P双镀层的显微组织及性能特征(英文)

采用SEM/EDX及XRD定量分析技术研究了化学沉积Ni-P/Ni-W-P双镀层激光晶化前、后的组织特征,并通过表面和截面的硬度测量以及干摩擦磨损实验评估了双镀层的硬度及耐磨性。结果表明,在两种不同的镀液中连续沉积可以制备出Ni-P/Ni-W-P双合金镀层。激光晶化处理后,化学沉积Ni-P/Ni-W-P双镀层表现出外层NiWP比内层NiP更高的晶化程度及更大的晶粒尺寸,但外层具有更高的硬度。激光处理的双镀层在给定的加工条件下,其耐磨性优于镀态镀层的。激光处理可直接在空气中进行而不需要氩气保护,这为工业化应用提供了可能性。