不同因素對電沉積鎳?鎢合金鍍層性能的影響

趙顯蒙，李長青,* ，鞠輝，孫淑偉

1.中國人民解放軍32178 部隊，北京 100012

2.湖南納菲爾新材料科技股份有限公司，湖南 長沙 410000

電鍍Ni–W 合金是非常有潛力的代鉻電鍍技術之一[1-2]。Ni–W 合金鍍層具有硬度高、耐磨、耐腐蝕及結合力高的優點，在航空航天、石油化工、車輛、電子等領域具有很好的應用前景[3-4]。W 是熔點最高的金屬，鍍層鎢含量對Ni–W 合金在高溫抗氧化性能方面具有重要的影響。電沉積工藝影響鍍層鎢含量和鍍速，進而影響鍍層內應力和抗氧化性。本文分析了主要工藝參數對Ni–W 合金鍍層性能的影響，得到了較優的工藝，為實際生產中的工藝制定和鍍層性能優化提供依據。

1 實驗

1. 1 電鍍Ni–W 合金工藝

采用20 mm × 20 mm × 5 mm 的低碳鋼作為基體。在電沉積前，先用砂紙打磨基體；然后在40 g/L NaOH溶液中電化學除油10 min，對電極采用不銹鋼，陽極電流密度控制在5 A/dm2左右；沖洗后在20%(體積分數)硫酸中活化20 s。

采用工業純試劑和去離子水配制鍍液，鍍液組成和工藝條件為：NiSO4?6H2O 20 g/L，Na2WO4?2H2O 5 ~ 60 g/L，C6H8O7?2H2O 45 g/L，H3PO410 g/L，pH 6.0 ~ 7.5(采用氨水調節)，溫度55 ~ 85 °C，電流密度5 ~ 20 A/dm2，電鍍2 ~ 3 h 得到厚度約45 μm 的鍍層。

未特別說明之處，鍍液pH、鎢酸鈉質量濃度、溫度和陰極電流密度分別為7.0、40 g/L、75 °C 和10 A/dm2。

1. 2 性能測試

采用FEI Nova450 場發射掃描電子顯微鏡觀察Ni–W 合金鍍層的顯微形貌；采用島津EDX-8000 能量色散X 射線光譜儀和納優科技NDA210 X 射線熒光分析儀分析Ni–W 合金鍍層中W 的質量分數。

采用薄片陰極彎曲法[5]，按式(1)計算鍍層內應力(P)。

式中：E為薄片陰極彈性模量，單位Pa；T為薄片陰極厚度，單位mm；Z′為陰極下端偏移量，單位mm；δ為鍍層厚度，單位mm；L為陰極長度，單位mm。……