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／ 镍钨合金电沉积的电流效率和镀’层显微硬度
『＾ ＼／Ｕ、 腿＇逛莲 郑雪清， 许书楷， 周绍民 『ｌｌ— 、ｚ
．ｎ （厦门大学化学系物理化学研究所，福建厦门３６１００５） ｆ Ｌ”／
Ｊ／， ‘ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ Ｄｅｐｏｓｉｔ Ｍｉｅｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ
Ｎｉｃｋｅｌ—ＴｕｎｇｓｔｅｎＡｌｌｏｙＥｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
摘要：通过调节镀液中不同的Ｎｉ／Ｗ比例、温度和沉积电流密度．研究在焦磷酸盐体
系中镍钨舍金电沉积的电流效率、沉积层组成和显微硬度。实验结果表明：舍垒共
沉积的电流效率不高 为了尽量提高合金的沉积电流效率，主要途径宜增大镀液中
硫酸镍和钨酸钠的浓度；提高合金沉积电流密度，降低镀液中［Ｎｉｌ／［Ｗ］比例，则镀层
中的钨舍量增大；合垒沉积层的显微硬度随镀层中的Ｗ含量提高而增大。 …二 关键词：兰苎全竺坚竺； 塑；里堕垩 毫渔 谨； 咤
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔ ｅ．ｆｌｉｃｉｅａａｃ＇ｙ—ｄｅｐｏｓｉｔ￣ｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｅｒｏ￣ｏｆ ｎｉｃｋｅｌ一［１ｌｌｌ￣［ｅｎ枷 ｄｅｅｔｒｏｄｅｐｏｓｌ－
ｔｉｏｎ １０Ｐｈ衄ｐｈ０啮ｂｅｔｈ帆ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ａｄｊ Ｉ｜ｇ Ｎｉ／Ｗ ｒａｔｉｏ ｐｌａ “ｇ ＳＯｈＪＩｔｉＯｌｌｌ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕ￣ａｎｄ ｐ０ － ｔｉｏｎ ｎｅｒＩｔ ｄｅｍｉｔ）．．Ｔｈｅ ｒｅｓＩｌｂ ｓｈｏｗｅｄｔｌｍｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃ４Ｅｃｉｅｔ￣－－ｙ ｏｆｔｈｅ￣ｌｌｏｙ ｃｏｄｅｐｏｅｉｔ￣ｏｎ ＷＳｆｌ ｎｏｔｌｌｉ曲Ｆｏｒ
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ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｉｓｅ ｏｆ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔ． Ｋ ｗⅢ ：ｒｆｉｃｋｄ—ｔｏｎｇｓｔｅｌａ ａｌｌｏｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔ；ＣｔＬｒｒ￣ｃ４￣ｃｉｅｎｃｙ；ｍｉｃｒｏｈａｒ￣ｅｓｓ
水溶液中钨不能单独电沉积而可以与
镍以Ｎｉ—ｗ台金形式一起共沉积。 —ｗ
台金电沉积层可以在某些耐磨、耐热和耐蚀
等环境中应用。在合适的镍钨合金镀液组
成和沉积条件下，加人含硼或含磷物质，可
电沉积出性能更加优异的Ｎｊ—ｗ—Ｂ（Ｐ）合
金代铬镀层＿］。Ｊ。Ｎｉ—ｗ合金电沉积已有
许多报道＿５ 一。
收稿日期：１９９９一［Ⅵ一２０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（２９７７３Ｏ３９） 在镍钨合金电沉积过程中．伴随着阴极
析氢和阳极析氧以及表面活性添加剂的消
耗，沉积电流效率的高低与电能的有效利
用、镀液稳定和镀层质量密切相关，沉积层
的组成、晶体结构和金相组织月４是其性能的
内在基本因素。本文通过调节镀液中不同
的Ｎｊ／ｗ此例、温度和沉积电流密度，探索在
焦磷酸盐体系中 —ｗ台金电沉积的电流
效率、沉积层组成和显微硬度。
维普资讯 http://www.cqvip.com ２· Ｓｅ．１９９９ ｌ呲＆Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｖｏｌ堪Ｎｏ ３
１实验条件
镀液组成（异／Ｌ）和沉积条件：ＮｉＳＯ４·６Ｈ２０
１５，Ｎａ２ＷＯ４‘２ＨｚＯ ５０，Ｋ４ ０７ ３Ｈ２０ ２５０，
（Ｎｌｈ），Ｈｉ＇Ｏ４ ３０，添加剂２０ ｉｒｄ／Ｌ。用化学纯
试剂和蒸馏水配制溶液，沉积条件：５５℃，用
氨水调节镀液ＤＨ ８．５，阳极为纯镍片，阴极
为单面用过氯乙烯胶绝缘的紫铜片
（９９．９９％），工作面积为１．０ ｘ ２．５ ｃ ，镀液
州磁力加热搅拌器中速搅拌，沉积电流密度
（Ａ／ｄｎ ）分别为：１．０、２．０、４．０，８．０和１２．０；
沉积时间（ｗａｎ）相应为：１５０，１２０，９０，６０和
５０ 镀层的组成和显微硬度：镀层的组成（
含量）采用分光光度法＿］ 测定。镀层剥离，
经王水溶解和进一步处理后，用丁二肟为络
合剂．在氨介质中测定波长为４４５ ｎｍ时的吸
光度。镀层的＿显微硬度用上海第二光学仪
器厂的７１型显微硬度计测量，负荷为∞ｇ，
时间为１５ ｓ。 Ｎｉ—ｗ合金电沉积的电流效率 ：
Ｗ％‘，ＳＧ／Ｅｗ Ｎｉ％‘△Ｇ／ＥＮｉ １ ｍ —— 一 —— 一
式中：Ｗ、ｍ 一ｗ和Ｎｉ的分电流效率
Ｅｗ、Ｅ 一ｗ和Ｎｉ的电化当量，分别为
０．３０４×１０－３ Ｃ和０．３１８×
１Ｏ ｖ／Ｃ
△ｃ—镀层重量，ｇ
ｗ％、Ｎｉ％一镀层中ｗ和 的重量百
分含量
Ｉ、卜分别为沉积电流（Ａ）和时间ｓ
２结果与讨论
２．１ Ｎｉ—ｗ合金电沉积的电流效率
镀液组成是影响合金沉积电流效率的
重要参数之一。分别改变镀液中硫酸镍含
量为５，１０，２０，３０和４ｏ异／Ｌ，沉积电流密度分 别为４＇Ａ／ｄｍ：和８ａ／，ａｍ２，经计算镀液中的
［Ｎｉ］／ＥＮｉ］＋［ｗ］摩尔比值与电流效率 关
系分别如图ｈ和ｂ所示。
／ ＋ｆ ，ｒａｏ１％ ［Ｎ￣７／ＩＮｉｌ＋［ｗ】，ｔｏｏ１％ ｎ ｂ 圈１在４／ｋ／ｄｍ２（ａ）和８Ａ／ｄｉｎ２（ｂ）下镀液中不同硫酸镍含量对沉积电流效率的影响。 曲线１ ２和３分别表示总电流嫂卓和Ｍ及ｗ的分电流嫂率
镀液中硫酸镍含量提高，说明镀液中离
子浓度增大，有利于提高液相传质速度，结 果显然受扩散控制电极反应。 的Ｎｉ分电流
效率ｍｉ明显增大；合金共沉积的总电流效率
１也逐渐增大；尽管Ｗ的分电流效率 也 呈提高之势，但变化幅度不大。镀液中硫酸
镍含量从５ ｇ／Ｌ提高至４０ ｇ／Ｌ，经计算 ／ｗ
比值呈现增大趋势，由４ Ａ／ｄｍ２时的１．４７增
大至３．２５和８Ａ／ｄｍ２时的１．３４提高至２．９７，
如表１所示。
维普资讯 http://www.cqvip.com ｌ９９９年９月 电镀与涂饰 第ｌ８卷第３期
表ｌ在８ Ａ／ｄ （ａ】和４Ａ／ｄｉｎ （ｂ）下镀液中硫酸镍 含■变化对镀层钨含■和 ／ 比值的影响
ＮｉＳＯ４－６１１２０，ｇ／Ｌ ５ １０ ２０ ３０ ４０ Ｗ，ｗｔ％（ａ）４４．１ ４２ ４ ４０．０ ３０．６ ２６ ｌ ／ 【ａ） １．３４ １ ４ｌ １ ５６ ２．３６ ２． Ｗ．ｗｔ％（ｂ）４１．３ ３４．８ ３０ ９ ２７ ２ ２４ ３ ／聊【ｂｊ １ ４７ １ ９５ ２ ３５ ２．７７ ３ ２５
沉积电流密度的变化对镍钨合金电沉
积的总电流效率没有明显的影响，结果如图 ２所示。但电流密度增大有利于促进钨的共
沉积，使ｗ沉积的分电流效率帅逐渐提高；
而不利于镍的沉积，致使１］Ｎｊ值逐渐减小；表
２结果表明，电流密度从１Ａ／ｄｉｎ２增大至１２
Ａ／ｄｉｎ２．ｍ／＇ｑｗ比值相应地从３．９０下降至
１．３３
３５ ３Ｏ ２５ ２０ ｝ １５ １Ｏ ５
Ｄｋ．Ａ／ｄｍ 图２电藏密度对沉积电流效率的影响 曲线１．２和３所示与图１相同 表２电流密度对镀层鹤含■和 ／ 比值的影响
ｉｅ，Ａ．／ｄ￣ １ ２ ４ ８ １２ Ｗ． 、％ ２１ １ ２８．６ ３０．５ ４２．２ ４３．９ ／ ３、９０ ２．６０ ２．３９ １．４３ １．３３
温度对镍钨合金沉积电流效率的影响
如图３所示。
３５ ３０ ２５ ２０ １５ １０ ５
图３温度对沉积电流效率的影响 曲线１．２和３所示与图１相同 由图３可见，在所述的镀液组成的沉积
条件下，镀液温度为５５℃时，镍钨合金共沉
积的电流效率最大，达３４．０％，尽管ｍ 和帅
随温度的变化与台金共沉积的总电流效率
的变化相似，但 ｉ／帅比值仍呈现随温度提
高而下降的趋势，见表３。从２０℃时的１．５６
下降至７ｏ℃时的１．０９。 表３温度对镀层钨含■和啊，／御比值的影响
ｗ合金共沉积电流效率的实验结
果表明，合金共沉积的电流效率不高。为了
尽量提高合金的沉积电流效率，主要途径君
增大镀液中硫酸镍和钨酸钠的浓度。通过
调节硫酸镍和钨酸钠的浓度和此例，达到提
高沉积效率和获得合适合金比例沉积层的
目的。
２、２ Ｎｉ—ｗ合金电沉积层的组成
镀液中硫酸镍含量、电流密度和温度对
Ｎｉ—ｗ合金电沉积层组成的影响分别如表
ｌ、表２和表３所示。结果表明，提高镀液中
硫酸镍的含量，即镀液中［Ｎｉ］／［Ｗ］比值增
大，显然阴极界面上镍的浓度提高，促进了
镍的扩散传质而有利于其在阴极上的还原
和沉积，镀层中的钨含量自然地则随着镀液
中硫酸镍含量的提高而明显下降。
电流密度的变化对镀层钨含量有明显
的影响。电流密度提高，镀层钨含量明显增
大。可见较高的电流密度有利于钨的还原
和沉积，使镀层中的钨含量提高。镀液的温
度低于５５℃时，合金沉积层中的钨含量没有
明显变化，只有达到７０℃时才较明显地增大
至４８．８ ｗｔ％。尽管如此．在所述的镀液组成
和沉积条件下，镀液温度在２０℃以上仍可保
持合金镀层中的ｗ含量高于４０％因此，保
持镀液温度为５５℃可获得较高的合金沉积 维普资讯 http://www.cqvip.com
