镍钨合金电镀综述

1、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 Ni-W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 Ni-W合金电镀今后 的发展趋势和发展方向。关键词：Ni-W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 可与硬铭镀层相媲美，而且对环境污染小可作为一种代铭镀层使用。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。镍钨电沉积的过程及其反应机理【INi-W

2、镀液多 以NiSO - 7H2O和NaWO - 2H2O作为主盐，使用钉钛电极 或不锈钢电极作不溶性阳极。由于钙的电极电位较负，不能单独从其盐的水溶液 中沉积出来，而且镣和钙的标准电极电位相差较大 （WO2- /W = -1.05V，Ni2 + / Ni = -0.257V ）不能实现共沉积。但是由于过渡元素存 4在价电子空轨道，镣、钙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Ni-W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

3、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Ni-w的反应机理。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Cit3-的形式存在，其络合能力很强，与Ni2+形成1： 1的络合物Ni（Cit）-，在柠檬酸存在时，W（丑）的存在形式为WO2+，与柠檬酸形成1： 1的络合物 WO2（Cit）-。在溶液中加入浓氨水作为辅助络合剂，可形成新的络合物Ni(NH3)(Cit)-和WO2(NH3)(Cit)-。此时的电极反应主要为：阴极反应：Ni(NH3)(Cit)- + 2e + H2O r Ni + NH3 H2O + Cit3-WO2(NH3)(

4、Cit)- + 6e + 4H + r W + NH3 H2O + Cit 3- + H2O2H + + 2e r H2个(析氢反应)阳极反应：4OH- 4e r O2 + H2O(不溶性阳极)由于Ni2+、WO;+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Ni2+、WO:+的浓度之和。镍钨合金电镀液组成的测定3-6硫酸镣测定(容量法)方法原理：在氨性溶液中，以紫脲酸铵为指示剂，以EDTA直接测定镣。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。分析步骤吸取镀样5mL于250mL锥形瓶中；加氨水l5mL、缓冲液30m

5、L、紫脲酸铵少许；用EDTA标准溶液滴定至紫红色为终点。计算硫酸镣(NiS0 - 7H O)含量=* 280.8 425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为硫酸镣相对分子质量；5为所取试样毫升数。钙酸钠的测定(比色法)方法原理 在盐酸介质中，五价车乌与硫氤酸根形成可溶性黄色络合物、六 价钙用氯化亚锡还原。试剂 浓盐酸；20%硫氤酸钾溶液；0.2mg/mL乌标准溶液(称取0.2522g经110C烘干1h冷却后的三氧化乌，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)；氯化亚锡溶液(称50gSnCl2 - 2H2

6、0溶 于50mL浓盐酸中，加少许锡粒，加盖混匀)。分析步骤吸取镀液lOmL于lOOmL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。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。吸取此稀释液520mL(视钨量而定)于50mL容量瓶中，加20%硫氤酸钾 5mL，盐酸20mL，氯化亚锡10滴，用盐酸稀释至刻度，摇匀。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。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 入硫氤酸钾溶液5mL、盐酸20mL、氯化亚锡10滴，用盐酸稀释至刻度，摇匀、 放

7、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 Na W0 - 2H 0 含量二 A 1.772(g / L)242式中A:钨离子含量，g/L；1.772二M(Na2W042H2O)/M(W)=325.846/183.85=1.772。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Ca (C HBO )，此沉淀可溶367 2于盐酸，在pH=l011碱性介质中，以铭黑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EDT

8、A标准溶液；25%氯化钙溶液；0.1%甲基橙指 示剂；铭黑T指示剂。分析步骤用移液管吸取镀液10mL于250mL锥形瓶中；加1:1盐酸l0mL，加水20mL，1:1硝酸4mL，加热至沸，并于8090C 保持2530min；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；吸取滤液20mL于250mL锥形瓶中(相当于原液2mL);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；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；

9、取稀释液50mL(相当于原液lmL)于250mL锥形瓶中，加甲基橙2滴，用 20%氢氧化钠溶液中和至黄色，加缓冲液3mL，铭黑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(C6HB07 - H20)含量二MV X 0.4144 X 1000(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；04144 = M （柠檬酸）=1923 m （柠檬酸钙）463.623.镍钨合金镀层的性能及应用1，7,8镀层性能结合力采用弯曲折断法。将镣钙镀层往返弯曲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 镣车乌镀层

10、在400C、500C、600C、700C和800C高温炉中分 别连续灼烧1h后，镀层无脱皮、脱渣及增重现象、说明镣乌镀层具有较高的抗 氧化性。硬度未经热处理硬度为594(Hv)，经800C热处理后硬度为830(Hv)，原 子比4： 1的B-NiW合金硬度高达672.8(Hv)。4耐热疲劳抗力 用4Cr5MoSiV基体材料镀镣乌合金镀层。经10s从室温加 热到800C，保温10s，水冷5s到100C以下10s，再加热到800C，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800C高温下耐磨损、抗

11、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磨性、低应力、高硬度和抗蚀性。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.镣鸨合金电镀的发展趋势及发展方向9Ni-W镀层外观具有一定的色泽度和光亮性，与铭镀层相似，且具有较好的 耐蚀性，可以作为代装饰铭的镀层。与现在

12、使用较多的其它代装饰铭镀层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。稀土在镀层研究上的应用稀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。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)： 6-8周婉秋.Ni-W非晶态镀层的制备和性能研免电镀与涂饰，1996, 15(4)： 18-24.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223 225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)： 68电镀钨铁镍合金.电镀技术革新.上海：上海科技出版社，1959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