堿性鎳鐵合金鍍液:三乙醇胺堿性鍍液

(1)鍍液組成及工藝條件見表l ^[48]。

表l三乙醇胺堿性鎳鐵合金電鍍液組成及工藝條件

    (2)槽液組成和電流密度對合金組成的影響見圖l ^[48]。

圖1槽液組成和電流密度對合金組成的影響

槽液：NiCl₂+NiS0₄+(NH₄)2Fe(S0₄)2=0．1mol／L(Ni／Fe=80／20)

Na_zS0₄0．07mol／L，H₃BOa 0．25mol／L，抗壞血酸0.0lmol／L，30℃pH=8．5，厚度為700nm。

    (a)在0．5A／dm²的電流密度下，槽液中鎳含量的影響；

(b)電流密度的影響

    由圖l可見：

    ①合金中鎳含量隨鍍液中鎳含量的增加而線性地增加。

    ②鍍液中含一定濃度的三乙醇胺時，含鎳較少的鍍液中能獲得含鎳較多的鍍層。

    ③對于Ni／Fe比值一定的鍍液，鍍層中鎳含量增加的程度與三乙醇胺離子(TA^-)濃度成函數(shù)關(guān)系。在一般的鍍鎳鐵合金不同，前者表現(xiàn)出異常共沉積現(xiàn)象，即鐵反而比鎳優(yōu)先沉積，而在三乙醇胺鍍液中合金是正常共沉積。因為三乙醇胺優(yōu)先與鎳離子絡(luò)合，在陰極上穩(wěn)定放電。

④隨著電流密度的改變，合金組成有明顯的變化，合金中鎳含量隨電流密度增加而增加，在適中的電流密度下，由于陰極擴散層內(nèi)鐵離子減少，且沉積過程受擴散速度控制，因此，合金中鐵含量減少。

(3)三乙醇胺濃度對合金中鎳含量的影響見圖2^[48]，鍍液成分及工藝條件。

    由圖2可見：

表2三乙醇胺濃度對合金中鎳含量的影響

1-Ni／Fe=90／10;2一Ni／Fe=80／20；3-Ni／Fe=70／30

①合金中鎳含量隨三乙醇胺濃度的增加而增至最大值、隨后又減小，在三乙醇胺濃度為0．16mol／L時，合金的鎳含量最高。

②三乙醇胺同Fe²⁺、Ni²⁺形成多種絡(luò)合物，每一種絡(luò)合物的穩(wěn)定性取決于金屬離子含量與三乙醇胺含量的比值以及槽液的pH值。

③當(dāng)鍍液pH=8．5，并含有少量三乙醇胺時，鐵形成暗棕色的沉淀，然而在有鎳離子存在下，這種沉淀就消失了。三乙醇胺與鎳離子形成可溶性藍(lán)色絡(luò)合物。此結(jié)果表明，在鎳存在下，三乙醇胺同鐵的反應(yīng)受到抑制。

    (4)吸收光譜見圖2^[48]從光譜分析發(fā)現(xiàn)：

    ①在短波長帶內(nèi)，吸附量是逐漸增加的；

    ②在較長波長帶內(nèi)，吸附量達(dá)到最大值，隨后又逐漸減少，把絡(luò)合物從典型槽液中孤立出來所獲得的吸收光譜顯示出通過-NH2、-0H進(jìn)行了整合作用。

    (5)合金中鎳含量與鍍層厚度的關(guān)系曲線

見圖3^[48]。

圖3吸收光譜

由圖4可見：

圖4  合金中鎳含量與鍍層厚度的關(guān)系

    ①三乙醇胺含量0．16mol／L的鍍液中獲得的合金鍍層，無論鍍層厚度大小，組成成分不變。

    ②三乙醇胺含量低(0．08mol／L)或高(0． 64mol／L)時，鍍層中鎳含量隨厚度的增加而稍減，然后逐漸達(dá)到恒定。

    (6)攪拌對合金中鐵含量的影響^[48]

    ①當(dāng)三乙醇胺小于0．1mol／L或大于0．2mol／L的鍍液中電鍍時，攪拌能使合金．中的鐵含量增加。

    ②在濃度0．1～0．2mol／L之間時，攪拌對鍍層組成沒有影響。合金組成與厚度或攪拌之間的關(guān)系，均與陰極擴散層內(nèi)金屬離子的瞬時濃度有關(guān)。當(dāng)鍍液中三乙醇胺含量在一定范圍以內(nèi)時，鍍層的組成隨鍍層厚度不同或隨攪拌程度的不同而異，這一點表明：這種合金的電鍍過程是由擴散速度所控制的共沉積過程。

    (7)各種條件對陰極電流效率的影響

    ①溫度的影響在30～60℃范圍內(nèi)，溫度對合金鍍層的組成或陰極電流效率沒有明顯影響。

    ②電流效率與電流密度和三乙醇胺含量的影響見表l ^[48]。

表1 電流密度和三乙醇胺對電流效率的影響

    ①15000A。②50℃。③攪拌。④pH=9．5。

    注：鍍液Ni／Fe=80／20，H₃B0₃0．25m01／L，Na2S0₁  0．07mol／L，抗壞血酸0．01mol／L，pH=8．5，30℃，厚度7000A．。

    ③電流效率隨電流密度的增加而減小，也隨厚度的增加而減小，這是因為電鍍過程中析氫速度加快之故。

    (8)鍍層外觀和結(jié)構(gòu)^[48]    

    ①含鎳70％以上的鎳鐵合金鍍層的外表均勻、平整、光亮、晶粒細(xì)致。

    ②鎳鐵鍍層表面的顯微照片可見，晶粒尺寸隨厚度增加或電流密度減小而稍微增大。

    ③含鐵量較高的合金鍍層或在較高電流密度下獲得的合金鍍層無光澤，并呈海綿狀。鍍層在500℃的真空爐內(nèi)熱處理2h，表面狀態(tài)沒有改變。

    ④鎳鐵合金的均勻固溶液：對經(jīng)過處理和沒經(jīng)過熱處理的鎳鐵合金的X射線衍射分析表明，每一個晶面上都有明顯的波峰，見圖5^[48]。鎳鐵鍍層的X射線衍射分析。在純鎳或純鐵位位置就沒有這種波峰，表明鎳鐵合金的本質(zhì)是均勻的固溶體。

表5鎳-鐵鍍層的X射線衍射分析槽液

Ni／Fe=80／20，pH=8.5，厚度700nmA：30℃  B：500℃，2h

    ⑤含Ni 80％的錁鐵合金是體心立方和面心立方晶格，經(jīng)熱處理后呈特殊的面心立方晶格。隨著鐵含量從0～20％，晶格參數(shù)3．517～3．573 Å (1Å=0．1nm)。

(9)制備鎳／鐵為80／20的透磁合金薄鍍層(7000A)的理想試驗條件見表2^[48]。

表2 制備Ni／Fe為80／20透磁合金薄鍍層的理想試驗條件

    其他組成：抗壞血酸0．01mol／L(1．7g／L)；硼酸0．25mol／L(15g／L)；硫酸鈉0．07mol／L(10g／L)；pH 8．5，30℃。

    ①觀察表2結(jié)果表明：通過優(yōu)選試驗條件，可以得到Ni／Fe為80／20的具有特定磁性(Hk為4.20e，Hc為2.80e)的合金鍍層。

    ②測量在不同條件下制備的幾種鎳鐵合金鍍層的磁性，發(fā)現(xiàn)磁性取決于pH、電流密度和鍍液組成，見表3。

表3不同條件制備的鎳鐵合金磁性

  注：鍍液Ni／Fe=70／30;硼酸0．25mol／L(15g／L);硫酸鈉0．07mol／L(10g／L);

抗壞血酸0.01mol／L(1．7g／L)。

參考文獻(xiàn)

47張忠誠，任敏利，高峰，李景國．銅基電鍍85％鐵鎳合金．電鍍與環(huán)保，l998，18

    (3)39

48朱光明譯，陳繼良校．鎳鐵合金鍍層(含三乙醇胺的硫酸鹽一氯化物檀液)．電鍍與涂飾，l986，1140～44譯自Metal Finishin9，1985，Vol 83，N03