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稀土元素具有較高的磁性和催化活性、一定的 貯氫量、良好的光電轉(zhuǎn)化性能、耐磨、耐蝕等特點，被 廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域[IJ 。研究表明[叫:在鍍液中加 入少量的稀土元素可以改善鍍液的穩(wěn)定性，提高鍍層的耐磨性、耐蝕性及軟磁性。本文主要在獲得化 學(xué)鍍 Ni-Fe-Co-P-RE 合金工藝配方的基礎(chǔ)上，進一 步考察了稀土元素對鍍層結(jié)構(gòu)及其性能的影響，探討了稀土的作用機理。
1 實驗
1.1 材料及試荊 實驗所用材料為滌綸平紋織物。
實驗所用藥品:氫氧化鈾，次磷酸納，硫酸鎮(zhèn)，氯 化鉆，硫酸亞鐵，擰攘酸例，氯化鍍，氨水，硝酸辭，以 上試劑均為分析純。
1.2 滌綸織物化學(xué)鍍 N i-Fe-Co-P-RE
預(yù)處理和鍍液配方參考文獻。需注意的是， 要實現(xiàn)稀土元素與其他金屬的共沉積，需在加入還 原劑之前添加稀土元素。
1.3 性能測試
用 VEGAII-XMU 型掃描電鏡和 JSM-6700F 型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察鍍層的表面形貌，并 用儀器配備的 X 射線能譜儀對鍍層元素進行分析。 用 X'Pert PRO-MPD 型 X-ray 衍射儀對鍍層組織結(jié)構(gòu)進行分析，測試條件為 Cu 靶 Ka 輻射，管電壓40 kV ，管電流 200 mA ，掃描范圍 10 0 900 ，掃描速率 10 o/ min ，掃描步長 0.02秒。
2 結(jié)果與討論
2.1 鋪對鍍液穩(wěn)定性的影晌
表 1 為硝酸怖的質(zhì)量濃度對鍍液穩(wěn)定性的影 響。采用缸鹽法測試鍍液的穩(wěn)定性，往 50 mL 鍍液 中加入 5 mL 1 X 10 -4 mol/L 的 PbC12 ，測試出現(xiàn)黑 色沉淀的時間。
由表 1 可知:硝酸怖的質(zhì)量濃度對鍍液穩(wěn)定性 的影響非常顯著。隨著硝酸怖的質(zhì)量濃度的增加， 鍍液的穩(wěn)定性增強;當(dāng)硝酸怖的質(zhì)量濃度達到 0.6g / L 時，鍍液的穩(wěn)定性最強 i此后，隨著硝酸怖的質(zhì) 量濃度的增加，鍍液的穩(wěn)定性反而降低。
2.2 銷對沉積速率的影晌
圖 1 為硝酸怖的質(zhì)量濃度對化學(xué)鍍 Ni-Fe-Co-P 合金鍍層沉積速率的影響。由圖 1 可知:隨著硝酸 怖的質(zhì)量濃度的增加，沉積速率逐漸加快;當(dāng)硝酸怖 的質(zhì)量濃度為 0.6 g/ L 時，沉積速率最大;而后，隨著硝酸怖的質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，沉積速率明顯下降。
2. 3 鋪對溫度的影晌
圖 2 為硝酸銷對化學(xué)鍍 Ni-Fe-Co-P 合金鍍層溫度的影響。由圖 2 可知:在相同的沉積速率下，鍍 液中添加硝酸鋪能使溫度降低 5 -3度。
2.4 錦對鍍層表面形貌的影晌
圖 3 為硝酸怖的質(zhì)量濃度對化學(xué)鍍 Ni-Fe-Co-P合金鍍層表面形貌的影響。由圖 3 可知:未添加硝酸鈾的鍍層晶粒較大，鍍層表面存在結(jié)瘤且數(shù)量較多;硝酸怖的質(zhì)量濃度為 0.2 g/ L 時，鍍層表面結(jié)瘤變小且數(shù)量明顯減少，鍍層開始呈現(xiàn)連續(xù)、致密的狀態(tài);硝酸怖的質(zhì)量濃度為 0.4 g/ L 和 0.6 g/ L 時，鍍層表面結(jié)瘤變得更加細小，每根織物纖維都被合金 鍍層致密地包裹著，且鍍層均勻，肉眼觀察織物具有 銀白色金屬光澤，比未添加硝酸怖的鍍層更加光亮。
這主要是由于鍍液中加入硝酸銷后，降低了部分非金屬元素的活性，增加了互溶度，抑制了雜質(zhì)微粒的形成;同時，在水溶液中稀土離子可以和無機及有機配體形成一系列配位物，降低鍍液自分解的趨勢，提高鍍液的穩(wěn)定性，使沉積速率趨于穩(wěn)定，鍍層的光亮 度較好。可見，在鍍液中添加稀土元素可在一定程度上改善鍍層的質(zhì)量。綜上所述，硝酸怖的質(zhì)量濃 度在 O. 4O. 6 g/ L 范圍內(nèi)為宜。
2.5 錦對鍍層成分的影晌
硝酸銷對鍍層成分的影響，如圖 4 和表 2 所示。 由圖 4 和表 2 可知:與未添加硝酸怖的鍍層相比，當(dāng) 硝酸鈾的質(zhì)量濃度為 0.6 g/ L 時，鍍層中磷和氧的 質(zhì)量分數(shù)降低，其中磷的質(zhì)量分數(shù)降低明顯。這主 要是由于一部分鋪以離子形式存在，起到了還原劑的作用，加速了合金鍍層中金屬離子的還原，同時降低了磷的質(zhì)量分數(shù)s 其次，由于稀土元素十分活潑， 有界面吸附性，可與金屬中的雜質(zhì)元素(如磷、氧、硫 等〉發(fā)生反應(yīng)，生成的化合物分布在晶界上，從而降 低了雜質(zhì)元素的質(zhì)量分數(shù)。
2.6 鋪對鍍層結(jié)構(gòu)的影響
圖 5 為硝酸銷對鍍層結(jié)構(gòu)的影響。由圖 5 可知:與未添加硝酸怖的鍍層的 X 射線譜圖相比，當(dāng)硝酸怖的質(zhì)量濃度為 0.6 g/L 時，鍍層的 X 射線譜圖在 28=45 。處的衍射峰變得尖銳，峰寬變窄。過渡族的金屬元素與磷的電負性相差較大，彼此間的相互作用較強，磷的質(zhì)量分數(shù)越大，非晶態(tài)的穩(wěn)定性 越強;而當(dāng)加入微量的硝酸銷后，可大大降低鍍層中 磷的質(zhì)量分數(shù)。其次，被還原的怖能吸附周圍其他 原子的電子，并在生長過程中傾向于依附在活性點 上生長，抑制這些活性點長大，促進其他位置上晶核 的形成，使得在沉積過程中金屬層的形核和長大能 夠均勻發(fā)生。此外，已形成的具有催化能力的鍍層 能夠在鍍覆過程中不斷增加晶核數(shù)量，增加晶核在 基體表面上相互接觸的機會，使結(jié)晶細化，促使微晶 形成。從 X 衍射譜圖中可以看出:添加硝酸銷后的 鍍層具有向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢，鍍層中夾雜了細小 的微晶或晶態(tài)金屬微粒。
2.7 耐蝕性能測試
增重率分別為 110 %和 200 % ，但鍍層成分不同的樣品，將其浸泡在質(zhì)量分數(shù)為 5 %的 NaCl i容 液中，溫度為 35 oC 。測試不同浸泡時間下樣品的表 面電阻值，實驗結(jié)果，分別如表 3 ，4 所示。
由表 3 可知:添加了硝酸銷后，鍍層的耐蝕性有 所提高。4 種試樣浸泡 24 h 后，表面電阻值幾乎沒 有增加，織物表面基本沒有變化，仍保持金屬光澤;
隨著浸泡時間的增加，未添加硝酸怖的試樣的表面電阻值增加明顯，添加硝酸峙的試樣的表面電阻值 增加幅度較小;但隨著硝酸鉗的質(zhì)量濃度的增加，鍍 層的耐蝕性能反而下降。這可能是由于硝酸怖的質(zhì) 量放度的增加降低了鍍層中磷的質(zhì)量分數(shù)，促進了 微晶和晶態(tài)金屬微粒的形成，使鍍層的非晶化得到 抑制，而非晶態(tài)鍍層是良好耐蝕性能的保證。因此， 鍍層耐蝕性能會隨硝酸錦的質(zhì)量濃度的增加而有所 降低。
比較表 3 和表 4 可知:鍍層的耐蝕性能與鍍層 的增重率也有很大的關(guān)系。增重率較大的鍍層一般 較厚，因此，在腐蝕初期，鍍層較厚的織物的耐蝕性 能要比鍍層較薄的織物的強。其原因為較厚的鍍層 表面平整，封閉性高，微觀缺陷少，減少了鍍層小孔 腐蝕的機會。
綜合考慮硝酸銷的質(zhì)量濃度對鍍層的沉積速 率、表面形貌、成分及耐蝕性能等的影響，得出其最 佳的質(zhì)量濃度為 0.4 g/L。
3 結(jié)論
(1)向化學(xué)鍍 Ni-Fe-Co-P鍍液配方中加入一 定量的硝酸飾不但可以改善鍍液的穩(wěn)定性、提高鍍 層的沉積速率，還可以使溫度降低 5 10 oC 。
(2)加入適量的硝酸怖可使織物纖維表面鍍層 更加致密、光滑、均勻，且能夠提高鍍層中 Ni，Co，F(xiàn)e 的質(zhì)量分數(shù)，降低 P，o 的質(zhì)量分數(shù)。通過 X 射線衍射對比添加和未添加硝酸鈰的鍍層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)添加硝酸鈰后鍍層開始有微晶化趨勢。
（3）添加硝酸鈰的式樣的表面電阻值的增加幅度小于未添加硝酸鈰的，但隨著硝酸鈰的質(zhì)量濃度的增加，鍍層耐腐蝕性能反而有所下降，綜合考慮硝酸鈰的質(zhì)量濃度對鍍層沉積速率及鍍層性能的影響，得出其最佳的質(zhì)量濃度為0.4g/l.
