肖友軍,王靈鋒,周磊

    (江西理工大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院,江西贛州341000)

    為了改進(jìn)Ni-Co合金鍍層的性能,在Ni-Co合金鍍液中添加不同含量的Ce(SO4)2·4H2O,研究了其對Ni-Co合金鍍層及鍍液性能的綜合影響,獲得了Ce(SO4)2·4H2O最佳添加量及Ni-Co合金鍍的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明:鍍液中Ce(SO4)2·4H2O的添加范圍是0.56~1.12g/L,添加量為1.00g/L時,鍍液的沉積速度、分散能力及鍍層外觀質(zhì)量都到達(dá)最佳,鍍層厚度也比較大;但Ce(SO4)2·4H2O會降低鍍液的覆蓋能力。

    Ni-Co合金電鍍;Ce(SO4)2·4H2O;鍍液性能;鍍層質(zhì)量;機(jī)理

    TQ153.2 A 1001-1560(2010)06-0005-04

    前言

    Ni-Co合金鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性、較高的硬度,良好的耐磨性、磁性以及美麗的色澤等,廣泛用于裝飾性、功能性鍍層以及磁性材料,但電沉積Ni-Co合金層極易產(chǎn)生針孔,孔隙率較高,使得其進(jìn)一步應(yīng)用受到了限制。Ni和Co在單鹽溶液中析出電位很接近,可實(shí)現(xiàn)共沉積。鍍鎳溶液中添加由稀土和其他配合物組成的添加劑,能顯著優(yōu)化鍍鎳的工藝條件,提高鍍鎳層的耐蝕性能。但目前對Ni-Co合金鍍鮮見相關(guān)研究報道。本工作研究了Ce(SO4)2·4H2O對Ni-Co電鍍層性能的影響,獲得了稀土Ni-Co鍍的最佳工藝參數(shù)。

    1 試驗(yàn)

    1.1 基材及處理

    基材為50.0mm×30.0mm×0.2mm的冷軋鋼板(0.043%C,0.320%Mn,0.013%P,0.011%S,<0.010%S,i0.0023%N,Fe余量);前處理工藝流程:化學(xué)除油→水洗→活化→水洗后熱風(fēng)吹干。

    除油:50~100g/LNaOH,20~40g/LNa2CO3,30~40g/LNa3PO4,5~10g/LNa2SiO3,溫度80~95℃?；罨墒惯€原后的金屬原子與基體金屬表面結(jié)合良好,用20%稀HCl進(jìn)行,時間3~6s。

    1.2 鍍層制備

    鍍液組成及工藝:30~60g/LNiCl2·6H2O,250~300g/LNiSO4·6H2O,35~40g/LH3BO3,0.05~0.10g/L十二烷基苯磺酸鈉,0~4.00g/L硫酸鈷(以Co2+計),1.00~5.00g/LCe(SO4)2·4H2O,pH值3~4,溫度45~60℃,電流密度1.0~2.5A/dm2,施鍍時間10min。所用試劑均為分析純,用蒸餾水配制電鍍液。陽極為可溶性鎳板,陰極非工作面絕緣。水洗后用脫脂棉吸水,熱風(fēng)吹干。

    1.3 鍍層測試分析

    用失重法測定沉積速度,因試件規(guī)格統(tǒng)一,可用單位時間所鍍的平均厚度直觀表示鍍層沉積速度,厚度用螺旋測微儀測出。采用HMF-3顯微硬度計測試鍍層的硬度:負(fù)荷為0.98N,平穩(wěn)、緩慢施加,無任何振動和沖擊現(xiàn)象,按ISO4516-80規(guī)定,壓頭壓入速度為15~70μm/s,負(fù)荷在試驗(yàn)時保持15s,溫度為25℃。

    采用遠(yuǎn)近陰極法測定鍍液的分散能力,遠(yuǎn)陰極到陽極的距離與近陰極到陽極的距離之比為2∶1,非工作面用丙烯酸清漆絕緣,鍍件在電鍍前后均在烘箱中105℃下烘15min,用分析天平稱重。鍍液的覆蓋能力采用直角陰極法測定,陰極試樣浸入鍍液并使直角面正對陽極,電鍍后以直角陰極彎曲處鍍上金屬的面積百分?jǐn)?shù)評定鍍液覆蓋能力的好壞。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 Ce(SO4)2·4H2O對Ni-Co電鍍的影響

    2.1.1 對沉積速率和鍍層質(zhì)量

    Ni-Co合金共沉積液中無Ce(SO4)2·4H2O添加劑且Co2+濃度為2g/L時,沉積速度、鍍層質(zhì)量達(dá)到最佳,當(dāng)加入Ce(SO4)2·4H2O時,對Ni-Co共沉積將產(chǎn)生一定的作用。

    表1為Ce(SO4)2·4H2O濃度對沉積速度、鍍層質(zhì)量的影響。

    由表1可知,Ce(SO4)2·4H2O添加量在2g/L以內(nèi),鍍層質(zhì)量較好,隨著Ce(SO4)2·4H2O濃度的增加,沉積速度下降。

    將Co2+定為2g/L,其他施鍍條件不變,Ce(SO4)2·4H2O對Ni-Co鍍層的影響見表2。

    由表2可知:Ce(SO4)2·4H2O濃度在0.56~1.00g/L時鍍層外觀、結(jié)合力較好,鍍層厚度較大;繼續(xù)增大時,鍍層會有針孔出現(xiàn),當(dāng)Ce(SO4)2·4H2O濃度為1.00g/L時鍍層的質(zhì)量最好。因此,Ce(SO4)2·4H2O應(yīng)控制在1.00g/L左右。

    Ce(SO4)2·4H2O含量與鍍層孔隙率的關(guān)系見圖1。

    由圖1可以看出,Ce(SO4)2·4H2O含量小于1.0g/L時,鍍層孔隙率隨著Ce(SO4)2·4H2O濃度的增大逐漸減小,而當(dāng)其濃度大于1.0g/L時,孔隙率隨著Ce(SO4)2·4H2O濃度增大而逐漸增大。由此可知,在Ce(SO4)2·4H2O為1.0g/L時鍍層的孔隙率最小。