【摘 要】
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Ni-Co合金镀层以其良好的外观、耐蚀性及耐磨性可广泛用作防护-装饰性代铬镀层,但因为 Ni-Co合金镀层硬度较低,极少用作代硬铬镀层。在Ni-Co镀层的基础上融入C、B、P或W等元素
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Ni-Co合金镀层以其良好的外观、耐蚀性及耐磨性可广泛用作防护-装饰性代铬镀层,但因为 Ni-Co合金镀层硬度较低,极少用作代硬铬镀层。在Ni-Co镀层的基础上融入C、B、P或W等元素形成的三元及多元合金镀层,可以使镀层的硬度得到较大的提高。目前,主要是采用复合镀的方法在Ni-Co镀层中融入碳,若可以用电沉积的方法在镀层中得到原子态的碳可使镀层的硬度得到很大提高,镀层的致密性、耐磨性和耐蚀性等各方面也会有很大的突破。本文主要是 Ni-Co-C镀层的制备和性能研究。 对Ni-Co-C代铬镀液中可能的碳源进行了筛选,主要考察的对象有草酸铵、草酸、抗坏血酸、柠檬酸、DL-苹果酸、丙二酸、甲酸钠及它们的部分组合。并利用单因素实验对镀液中各组分的含量及工艺条件进行了优化,最终确定了草酸铵-柠檬酸铵体系为Ni-Co-C代铬镀液体系,镀液组分及工艺条件为:NiSO4·6H2O100 g/L、CoSO4·7H2O10 g/L、柠檬酸铵250 g/L、草酸铵28.4g/L、硼酸30 g/L、水浴温度50℃、电流密度5 A/dm2、手动搅拌。得到的镀层外观与暗镍类似,结晶较细、平整性和均匀性稍差。优化的Ni-Co-C基础镀液稳定性好,长期放置不结晶不沉淀;阴极电流效率较低,稳定在45%~48%。研究了镀液的应力消除剂、光亮剂、析氢抑制剂,最终确定1,4-丁炔二醇0.1 g/L、糖精0.3~0.5 g/L同时作为镀液的应力消除剂和光亮剂,NiCl2·6H2O1 g/L作为镀液的析氢抑制剂。镀液加入添加剂后得到的镀层为半光亮镀层,硬度稳定在550~580 HV50,阴极电流效率最高可达50%。 由能谱分析及XPS测试结果知,镀层为镍、钴、碳三元合金,且三种元素在镀层中的存在价态均为零价,镍在镀层中主要以Ni和NiCo的形式存在,钴在镀层中主要以CoNi的形式存在,碳在镀层中的主要以C和C/Ni的形式存在,结合XRD测试结果知镀层为部分非晶态部分金属间化合物结构。在优化的Ni-Co-C基础镀液及工艺条件下得到的Ni-Co-C代硬铬镀层的结合力好,镀层的硬度较大,稳定在650~750 HV50之间,镀层热力学和动力学上耐蚀性均较差,但动力学上耐蚀性优于M6代硬铬镀层。由阴极极化曲线知,配位剂柠檬酸铵的加入使得镀液的极化明显增大,且Ni-Co-C代硬铬镀层的沉积速度要明显大于M6代硬铬镀层。
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