王志涛，李秀梅，牛艳玲

　　(通化师范学院化学系，吉林通化134002)

　　择要:综述了Ni-W合金的堆积机理，操作前提对镀层构造以及性子的影响，引见了Ni-W合金镀层与复合镀层的性子特性，并对将来的倒退标的目的作出了瞻望.

　　要害词:Ni-W合金;机理;性子;构造

　　中图分类号:O6文献标记码:A文章编号:1008-7974(2012)02-0018-02

　　作者简介:王志涛(1980-)，男，吉林梨树人，硕士，通化师范学院化学系老师.

　　Ni-W合金具备较高的抗张强度以及硬度.别的，Ni-W合金的磨擦学、电磁学及电侵蚀学性子一样优异.Ni-W合金正在硬度以及耐磨功能上能够以及硬铬镀层相媲美，可做为代铬镀层应用，且对环境净化小，可以防止镀铬进程中孕育发生的六价铬净化成绩，具备很首要的使用代价.今朝的钻研次要集中正在对堆积机理的探究，镀液组成以及工艺前提对镀层构造、功能的影响上.

　　1· Ni-W合金镀层的构造及堆积机理

　　1.1 Ni-W合金镀层的构造

　　经过调整镀液中没有同的Ni-W比例可堆积出没有同组成的合金镀层.Ni-W晶态合金是以镍为溶剂、钨为溶质的固溶体构造，跟着镀液中钨酸钠浓度增年夜，镀层中钨含量也随之添加，镀层构造由晶态逐步过渡到非晶态.此时合金正在构造上原子陈列不平移周期性，没有存正在位错、孪晶，晶界等晶体缺点，较晶态合金具备更好的耐蚀、耐磨功能[1].

　　1.2 Ni-W合金的电堆积机理

　　电堆积镍钨合金镀液多以NiSO4以及Na2WO4为主盐，柠檬酸或其钠盐作为络合剂.对于镍钨能完成共堆积的机理今朝尚没有明白，O.Younes-Metzler以为电堆积镍钨合金的先驱体多是[(Ni)(WO4)(Cit)(H)]-2夹杂络合物，该络合物正在阴极上被复原构成镍钨合金.但普遍被承受的观念是镍对钨的堆积起着诱导共堆积作用.

　　2·镀液组成、工艺前提对镀层组成、构造及性子的影响

　　2.1镀液组成对镀层的影响

　　纳米晶态Ni-W合金的外表描摹为胞状构造，随镀液组成的变动，外表描摹发作很年夜的扭转.

　　(1)WO42-浓度的影响.Ni-W合金的显微硬度与镀层中W含量间接相干并受镀层应力的影响.各类操作前提对显微硬度的影响次要是经过对镀层中W含量的影响来表现，扭转镀液中WO42-的浓度会使镀层中的钨含量失去明显晋升，从而间接影响到镀层的显微硬度.周婉秋的试验后果标明，镀层的钨含量跟着镀液中钨酸钠浓度降低而增年夜，钨含量超越44%时镀层转化为非晶态构造;同时总电流效率逐步升高，初趋于稳固值.

　　(2)络合剂浓度的影响.正在这里仍以普遍应用的络合剂柠檬酸来讲明，N.Eliaz正在试验中放弃Ni2+以及WO42-浓度恒定，正在没有同的电流密度下扭转络离子的浓度.试验后果标明，络合剂离子浓度添加时，电流效率升高.由此可知正在电堆积进程中络合剂离子的浓度没有宜过年夜.

　　(3)络合剂品种的抉择.正在Ni-W合金电镀中，罕用络合剂是柠檬酸或其三钠盐，其劣势正在于价钱昂贵而且易取得高钨含量的镀层，但有余的地方正在于电流效率较低.应用甘氨酸或三乙醇胺能取得较高的电流效率，但钨含量没有高.因而Io.Mizushima向柠檬酸体系中退出甘氨酸或三乙醇胺或同时退出甘氨酸以及三乙醇胺，正在取得较高的电流效率的同时失去了高钨含量镀层.试验证明正在柠檬酸以及三乙醇胺联用的络合剂里退出大批甘氨酸就能起到明显进步镀层中钨含量的作用[2].

　　(4)增加剂的影响.为了失去更优质的镀层，往往要正在镀液中退出没有同类型、没有同作用的增加剂.但这些增加剂的退出正在带来某种好处的同时往往又会造成其余性子的降落，例如退出能进步电流效率的NH4Cl，添加电导率而增加的NaCl、NaBr等，往往会造成光洁度降落以及卤离子正在阴极上的残留而惹起镀层发脆.明胶以及硫酸钠联用和一些外表活性剂等用来消弭析氢反响带来的没有利影响，但却容易孕育发生泡沫招致很年夜水平上升高了电流效率.为了消弭应力，往往向镀液中退出糖精钠，但一样会升高电流效率，并且会使镀层变脆.Yiyong Wu使用2-butyne-1，4-diol作为光洁剂以及整平剂成果很好，但发现W含量以及电流效率却升高了.恰是因为这些没有利要素，正在采纳增加剂的时分要留意抉择、推敲用量，正当搭配[3].

　　2.2工艺前提对镀层的影响

　　电镀的工艺前提包罗电流密度、pH值以及槽温，它们对镀层的构成进程以及功能有着很年夜的影响.

　　(1)电流密度的影响.Brenner正在较早的钻研中就发现，增年夜电流密度会使W含量添加.N.Eliaz失去的论断是，进步电流密度后析氢反响重大会造成电流效率降落.Yiyong Wu发现，随电流密度的逐步增年夜，正在初始阶段电流效率迅速回升，通过峰值后开端升高.Atanassov留意到施加搅拌后钨的含量随电流密度增年夜而呈线形添加，同比没有施加搅拌的前提，正在电流密度高20mA/cm2的状况下，电流效率晋升了15%～40%.

　　(2)pH值的影响.镀液pH正在8以上时，以自在离子方式存正在的WO42-很难被络合，以是电镀镍钨合金少数抉择pH值正在8如下.pH值太低会年夜幅升高电流效率，这时候析氢反响会耗费年夜局部电能.同时镀层的品质会遭到析氢的重大影响，会呈现点蚀、氢脆等缺陷.周婉秋以为，只有正在中性以及弱酸性溶液中能力取得Ni-W非晶态镀层，pH正在4如下或8以上只能失去晶态合金.镀层的外表品质与pH有很年夜关系，pH正在5～7时可失去光洁粗疏的镀层;pH>7时试片外表昏暗，pH=10时因为堆积速度过年夜，镀层呈现毛刺，显微硬度也升高.陈艳芳等人针对pH值对镍钨合金镀层电镀品质的影响做了专门讨论，后果阐明pH正在6.5～7.5范畴内易患到高钨含量的非晶态镀层;假如pH太高，从镀层的扫描电子显微镜照片上会看到起泡景象，阐明镀层较脆;而pH较低镀层外表会比拟光明，pH=6.5时镀层品质较好，镀层外表平坦、粗疏、平均，不起泡以及显著的剥落景象.

　　(3)槽温的影响.降低柠檬酸-氨水体系的温度会增年夜镀层中的钨含量.缘由正在于氨水的存正在无利于镍的堆积，正在较低温度下氨水年夜量挥发，镍含量升高则钨的含量必定降低.Gileadi以及他的偕行们却以为温度的降低对W的含量影响没有年夜，但却能明显进步电流效率，Krishnan正在钻研中也发现了与此相反的趋向.Yamasaki经过试验察看到跟着温度降低镀层中的W含量增年夜且镀层延展性失去年夜幅晋升.Ata-nassov经过试验证明无论能否进行搅拌，W的含量均随温度的降低而增年夜，他以为搅拌以及升温都无利于钨酸根离子的电极输运.但是，当温度高于70℃时，络合剂易合成，镀液没有稳固;另外，温度小于50℃时，镀层发黑，呈灰红色，因此合适的电镀温度应该管制正在60℃～70℃之间.

　　3· Ni-W合金镀层的性子

　　Ni-W非晶态合金具备硬度高、耐磨性好以及耐蚀性优良、电催化性及玻璃剥离功能好等功能.经适当热解决，硬度可达1350HV以上，耐蚀性显著高于其晶态镀层、Ni-P非晶态镀层以及SUS304没有锈钢，惹起了人们很年夜的钻研兴味[4].

　　K.R.Sriraman对笼罩Ni-W合金的钢片进行了委顿度测试，发现笼罩有Ni-W合金镀层的钢片委顿寿命要比无笼罩钢片升高.Io Mizushima对Ni-W合金镀层的剩余应力做了钻研，行使柠檬酸、甘氨酸以及三乙醇胺夹杂做络合剂关于减小镀层应力有很年夜益处，而使用脉冲电堆积技巧也能抵消除了应力起到很高文用.周婉秋等对制备的进行酸溶液浸泡试验，发如今60℃下Ni-W非晶态镀层的耐蚀性数百倍于SUS304没有锈钢.应用XPS剖析侵蚀后的镀层组成，发现侵蚀前合金以金属Ni、W方式存正在，侵蚀后则辨别以氢氧化镍、三氧化钨方式存正在，样品外表纯金属转化成为了具备维护性的钝化膜，阻止了侵蚀介质对基体的腐蚀，使患上非晶态镀层具备更高的耐蚀性.

　　4· Ni-W合金的钻研瞻望

　　4.1脉冲电堆积技巧正在Ni-W合金镀层上的使用

　　使用脉冲电堆积技巧可以削弱析氢反响，无利于消弭氢脆、点蚀、升高应力，而且可以无效地进步电流效率.江南年夜学陈广等人行使脉冲电堆积形式制备Ni-W合金镀层，应用磨擦磨损实验机对镀层进行耐磨功能剖析并与45钢进行比照，发现使用脉冲电堆积形式制备的Ni-W合金镀层耐磨功能显著优于45钢.剖析其缘由:W的退出细化了晶粒，进步了合金镀层的显微硬度，起到了固溶强化以及晶界强化的作用;另外，因为W有高热导性、低温红硬性和抗氧化等特性，阻止了由低温氧化酿成的塑形变形以及热粘着，进步了镀层的耐磨功能.

　　4.2三元合金、复合镀层的倒退以及稀土元素正在Ni-W合金镀层钻研中的使用

　　正在Ni-W合金镀层中共堆积P、B等元素会明显进步镀层的一些性子，如低温抗氧化性、耐侵蚀性以及抗磨损才能等.一些固体没有溶性颗粒如Al2O三、SiC、ZrO2等的搀和，可以较年夜水平上进步镀层的耐蚀功能.稀土元素因具备共同的物理、化学特点而被宽泛地使用正在资料迷信畛域.稀土元素的掺杂能无效的促成固体颗粒与合金的共堆积，使患上复合资料中固体微粒的含量失去明显添加，从而进步Ni-W合金镀层的硬度，耐磨性和抗氧化性.

　　4.3纳米技巧正在Ni-W合金镀层钻研上的使用近些年来，纳米技巧的倒退日新月异，电镀技巧与纳米技巧相交融，必定可以制备功能优异的Ni-W合金镀层，纳米级颗粒的Ni-W合金镀层将正在硬度、耐蚀性、抗氧化性等诸多方面比微米级的镀层取得年夜幅晋升.

　　参考文献:

　　[1]吴玉程，陈文辉，舒霞，等.电化学堆积Ni-W合金纳米晶镀层的组织与硬度钻研[J].金属性能资料，2005，12(2):21-24.

　　[2]Mizushima Io，Tang Peter T，Hansen Hans N，Somers Marcel A.J.

　　Debelopment of a new electroplating process for Ni-W alloy deposits

　　[J].Elec-trochimica Acta.，2005，51(5):888-896.

　　[3]Yiyong Wu，Do-yon Chang，Dong-soo Kim，Sik-chol Kwon.Effect

　　of 2-butyne-1，4-diol on structure and morphologies of electroplating

　　Ni-W alloy[J].Surface and Coatings Techology，2003，162(2-3):269-275.

　　[4]符亚宁.Ni-W合金电镀钻研近况及倒退趋向[J].科技资讯，2008(36):3-4.(责任编纂:陈衍峰)