电沉积合金电镀

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. .word.zl. 电镀技术又称为电沉积,是在材料外表获得金属镀层的主要方法之一。是在直流电场的作用下，在电解质溶液〔镀液〕中由阳极和阴极构成回路，使溶液中的金属离子沉积到阴极镀件外表上的过程。

名词解释：

电流效率 ：用于沉积金属的电量占总电量的比称为电镀的电流效率

分散能力：镀液的分散能力是指一定的电解条件下使沉积金属在阴极零件外表上分布均匀的能力。

合金电镀：两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积形成均匀细致镀层的过程叫做合金电镀〔一般而言其最小组分应大于1%〕

整平能力：整平能力〔即微观分散能力〕是指在金属外表上形成镀层时，镀液所具有的能使镀层的微观轮廓比基体外表更平滑的能力。它表达了基体金属的粗糙度比拟小，波穴的深度小于0.5mm，波峰与波谷的距离很小的外表上镀层分布的均匀性。

针孔或麻点：氢气呈气泡形式粘附在阴极外表上，阻止金属在这些部位沉积，它只能沉积在气泡的周围，如果氢气泡在整个电镀过程中一直停留在阴极外表，那么镀好的镀层就会有空洞或贯穿的缝隙；假设氢气泡在电镀过程中粘附得不结实，而是间歇交替地逸出和粘附，那么这些部位将形成浅坑或点穴，在电镀工业中通常称它为针孔或麻点。

鼓泡：电镀以后，当周围介质的温度升高时，聚集在基体金属内的吸附氢会膨胀而使镀层产生小鼓泡，严重地影响着镀层的质量。这种现象在电镀锌、镉、铅等金属时尤为明显。

覆盖能力：覆盖能力〔或深镀能力〕也是镀液的一个重要性能指标，是指在一定的电解条件下使沉积金属在阴极零件外表全部覆盖的能力，即在特定条件下于凹槽或深孔中沉积金属镀层的能力，它是指镀层在零件上分布的完整程度。 .

电镀

中文名称：电镀

英文名称：electroplating

定义1：利用电解工艺，将金属或合金沉积在镀件表面，形成金属镀层的表面处理技术。

应用学科：电力（一级学科）；配电与用电（二级学科）

定义2：利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

应用学科：机械工程（一级学科）；表面工程（二级学科）；电镀与化学镀（三级学科）

电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

一、电镀的概念

电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

二、电镀的作用

利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。

此外，依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下：

1.镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。

2.镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力，(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。

3.镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。

4.镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金。

5.镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。

第３５卷第７期　２０Ｏ２年７月　材料保护　＾　ＡＴＥＲＩＡＩＳ　ＰＲ０　ｒＥＣｎＯＮ　Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．７　Ｊｕｌｙ　２０Ｏ２　

电镀　２００２０７０１　ｚｎｃｈ－ＮａＣＩ（摩尔分数４０％　６ｏ％）熔盐电沉积　ｗ——Ｍａｓｕｄａ　Ｍ．Ｊ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ　ＳＯｃ，２００１，１４８（１）：５９（英文）　用伏安法研究了含不同ｗ化合物的ＺｎＣ１２一ＮａＣ１（摩尔分数　４０％一６０％）熔盐在４５０　ｏＣ下ｗ的电沉积，在恒定电位下，使用含　ｗｏ３、Ｋ２ＷＯ４、Ｗｏ４、Ｋ２ＷＣＩ６的镀槽可以获得金属ｗ，但含Ｋ］Ｗ２Ｃｌ９　和ＷＣｈ的镀槽不能获得金属ｗ层。　２００２０７０２　Ｓｎ－Ｚｎ合金电镀——Ｒ跏ｕｓｓｅｎ　Ｊ．Ｈａｔｉｎｇ＆Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｉｎ，２００１，８８（２）：１８（英文）　通过盐雾试验、电化学和滴定法、Ｐｒｏｈｅｓｉｏｎ试验研究了Ｓｎ－Ｚｎ　合金镀层的耐蚀性，含２０％～２２％Ｚｎ，厚度为１０　１１　ｐａｎ的ｓｎ—Ｚｎ　合金镀层经铬酸盐处理后出现红锈的时间约为１　５２４　ｈ，未经铬　酸盐处理其出现红锈时间约为８０５　ｈ。测定了腐蚀电流与合金组　成及合金沉积层组成与电流密度之间的关系，镀液中加入添加　剂阻止了ｓｎ（Ⅱ）的氧化，列出了新工艺中Ｓｎ－Ｚｎ合金的电沉积条　件。　２００２０７０３低Ｃｏ镀液电镀Ｃａ－Ｍｎ合金——Ａｔａｎａｓｓｏｖ　Ｎ．Ｔｒａｍ　Ｉｎｓｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｆｉｎ，２００１，７９（３）：９９（英文）　回顾了以前研究的Ｃｏ－Ｗ合金沉积机理，镀液中硼酸的作用　还不太清楚。通过循环伏安法研究了电解液特性，ＳＥＭ观察了镀　层的表面形貌。　２００２０７０４在Ｎｉ和　阴极上电沉积ＣＡＳｅ和ＣｄＳ￣Ｔｅｌ　层的结　构和性能：酸性槽液ｐＨ值的影响——ＢｏｕｍｕｓｈｉａＪ１　Ｍ．ｒＩ　ｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｅｌｍｓ，２００１，３８１（１）：３９（英文）　研究了酸性硫酸盐镀液中电沉积Ｃｄｓｏ和ＣｄＳｅｘＴｅ．　薄层半　导体的结构、组织和光电化学特征，测定了沉积电位对Ｔｉ和Ｎｉ　基体上镀层生长性能的影响以及镀液ｐＨ值的影响。　２００２０７０５　用于太阳能电池ＣｌａＩｌＳ￣薄层的电沉积及其性　能——Ｄｅ　ｓｉｌｖａ．Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ，２００１，３８２（１）：１５８（英文）　利用电化学沉积法在室温水溶液介质中获得了ｃｕＩｎＳｅ）层，　研究了沉积电位对沉积层中Ｉｎ和Ｓｅ原子组成的影响，在沉积电　位范围内ｃｕ组成保持不变。获得的镀层为多晶结构，在温度　３５０℃下热处理３０　ｍｉｎ可以提高其结晶度，当热处理温度＞　３５０￣Ｃ时由于镀层分解而使膜层质量受损。　积参数，测定了槽液组成、电流密度等对合金组成、电流效率的影　响，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ研究了镀层的结构和表面形貌。　２００２０７０７电沉积磁性Ｃｏ－Ｗ－Ｍｎ膜层——０ｒｌｏｖｓｋａｉａ　Ｌ．Ｓｕｒｆａｃｅ　＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，１３５（１）：３４（英文）　用含／不含硫代硫酸钠的硫酸盐电解液制备了Ｃｏ－Ｗ－Ｍｎ磁　性镀层，镀液中加入硫代硫酸钠后镀层的沉积速度加快，并改变　了镀层组成和结构。极细晶粒使得Ｃｏ－Ｗ－Ｍｎ膜层的光亮度提　高，其耐蚀性、硬度也得以提高，而且膜层矫顽磁力较低。　２００２０７０８糖精钠对电沉积Ｃｏ－Ｆｅ及其磁性的影响——Ｒｉｃｑ　Ｌ．　Ｓｕｒｆａｃｅ＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，１３８（２）：２７８（英文）　．　研究了磁头生产中磁性膜层的耐蚀性，利用直流电流Ｃｕ阴　极在ｐＨ值为３的硫酸盐镀槽中获得了Ｃｏ－Ｆｅ合金沉积层，测定　了含糖精钠（比糖精的溶解性好）有机添加剂镀槽中电沉积ｃｏＦｅ　膜层的腐蚀行为，研究了电铸期间ＣｏＦｅ镀槽中有机添加剂的浓　度变化。通过ＳＥＭ观察了镀层的表面形貌，糖精钠的主要作用　是提高镀层的耐蚀性。　２００２０７０９非晶态Ｃｏ－Ｂ合金的电沉积及其溶解——Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ　Ａ．Ｔｒａｍ　Ｉｎｓｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｆｉｎ，２００１，７９（３）：１１９（英文）　用碱性柠檬酸盐槽制备了Ｃｏ－Ｂ合金，利用循环伏安法研究　了镀层的沉积机理，测定了镀层的阳极溶解，讨论了电流密度对　沉积层组成的影响。　２００２０７１０室温氯化铝酞花青熔盐电沉积Ａｇ－Ａ］合金——ｚｈｕ　Ｑ．Ｊ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ　ＳＯｃ，２００１，１４８（２）：８８（英文）　研究了Ｐ【和ｗ电极在Ａｇ（Ｉ）的Ｌｅｗｉｓ酸性ＡｌＯ３—１一乙基一３一　甲基咪唑氧化物溶盐中（２５￣Ｃ）对Ａｇ－Ａｌ合金的电沉积，在正电位　下可以电沉积Ａｇ－Ａｌ合金，合金中的ＡＪ含量受施加电位影响。　２００２０７１１含纳米粒子的复合镀层——ｓｌｅｉｎｈａｅｕｓｅｒ　Ｓ．ＧａｌｖａＪ１．　ｏｔｅｃｈｎｉｋ，２００１，９２（４）：９４Ｏ（德文）　对比了电沉积和热喷镀复合层的后处理，提出了电沉积复　合层中第二相粒子嵌入的机理，列出了Ｐｂ基和Ｎｉ基复合镀层的　硬度以及第二相材料的范围。　２００２０７１２电沉积ＣｏＷ（ｘ）－ＣｏＷ（ｖ）多层合金——Ｂｒａｔｏｅｖａ　Ｍ．Ｇａｌ—　ｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ，２００１，９２（３）：６４１（德文）　介绍了含Ｎｊ、ｚｎ、Ｒｈ、Ｐ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｐｄ的ｃｏ合金的电沉积，绘制　了磺酸盐电沉积Ｃｏ－Ｗ合金的极化曲线，研究了电流密度对电流　效率和合金组成的影响，测定了沉积电流密度、温度、ｐＨ值对镀　层显微硬度的影响。讨论了镀层中含ｗ量与其显微硬度的关　系，并通过ＳＥＭ观察了镀层的表面形貌。　２００２０７１３　Ｚｎ复合镀层的特性及其电沉积——Ｆ０ｎｔｅｍｙ　Ｆ．Ｇａｌ一　２００２０７０６水溶液醋酸盐电沉积Ｚｎ－Ｆｅ合金——　ｄ　Ｅ１　Ｒｅｈｉｍ　Ｓ　ｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ，２００１，９２（４）：９２８（德文）　Ｓ．Ｔｒａｍ　Ｉｎｓｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｆｉｎ，２００１，７９（３）：９５（英文）　介绍了Ｚｎ合金（ｚｎ—Ｎｉ、Ｚｎ－Ｃｏ、Ｚｎ．Ｆｅ、Ｚｎ．Ｍｎ）电镀以及脉冲电　研究了钢铁基体在水溶液醋酸盐中电沉积Ｚｎ．Ｆｅ合金的沉　沉积Ｚｎ和Ｚｎ复合层，研究了Ｚｎ．Ａ１２０３和Ｚｎ－Ｃｒ（ＯＨ）

１７２２００４年全国电子电镀学术研讨会论文集

工艺条件对电沉积Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金镀层析氢性能的影响

钱文鲲，王为。郭鹤桐天津大学化工学院应用化学系，天津３０００７２

［摘蔓］采用电沉积技术制备了Ｎｉ～ｃｏ—Ｐ合金镀层，研究了其在微酸性介质中的析氢电催化活性。研究了主盐离子的浓度比、电流密度、镀液ｐＨ值及电镀温度等对Ｎｉ—ｃ０一Ｐ镀层组成及析氢性能的影响。采用ｘ一射线衍射对Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ镀层的结构进行了分析，确定了电沉积Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ高效析氢台金的最佳工艺条件。［关键词】电沉积，Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ镀层，析氢电催化，非晶态

１前言

Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金镀层具有较高的硬度、较高的矫

顽力、较小的剩磁和良好的耐蚀性等，且与钢铁、铜、

铝等金属具有良好的结合力，在机器制造、石油化工、

电子仪器、仪表等许多工业部门有广泛的用途。目

前，文献中已对电沉积Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金的制备工艺、

镀层性能和结构有了较多报道“、２１，但对其在微酸性

体系中的析氢电催化性能与制备工艺条件关系的研

究较少。作者采用电沉积技术制备了非晶态Ｎｉ—ｃｏ

—Ｐ合金镀层，研究了工艺条件的改变对Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ

合金镀层电催化析氢性能的影响，通过考察其在微酸

性环境中的析氢性能，确定了制备Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金镀层的最佳工艺条件。在此介绍有关研究结果。

２实验方法

２．１电沉积Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金镀层工艺条件本文采用的电镀Ｎｉ—ｃｏ—Ｐ合金的镀液组成为：

Ｎｉｓ０４・６Ｈ２０２００∥Ｌ，ｃｏｓ０４・７Ｈ２０１０～５０９／Ｌ，

ＮａＨ２Ｐ０２・２Ｈ２０ｌＯ一４０９／Ｌ，ＮＨＣｌｌＯｇ／Ｌ，ＨｊＢＯｊ３０∥Ｌ，添加剂适量。温度为２５～５０℃，电流密度为ｌｏ

～８０ｌＩＬ∥ｄｍ２，ｐＨ值调节在３—６之间。通过做对比试

验，最终确定最佳镀液配方和最佳工艺条件。

本实验采用恒电流电镀的方法，利用３０ｖ一２Ａ直

流稳流稳压电源制备Ｎｊ—ｃｏ—Ｐ非晶态合金镀层。

阳极为８ｃｍ×４ｃｍ×１ｃｍ的镍板，阴极基片采用１ｃｍ×