喷射电沉积制备非晶镍钨磷合金工艺研究

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非晶Ni-W-P合金因其独特的结构而具有优良的催化析氢活性、良好的耐蚀性以及力学性能,广泛应用于机械传动和化工等领域。然而,常规方法所制备的Ni-W-P合金有诸多限制,难以得到有效利用。针对此问题,本文利用电解液喷射电沉积技术(Jet electrodeposition-JED),成功制备出表面光亮致密的非晶Ni-W-P合金。本文主要研究了喷射电沉积制备非晶Ni-W-P合金的电解液的主要成分及浓度,并就喷射速度,电流密度和pH等工艺参数对Ni-W-P合金的沉积速率,电流效率,表面形貌,化学成分及组织结构等的影响进行了研究。研究结果表明:喷射电沉积由于显著提高了液相的质能传输过程,使得沉积速度提高和晶粒尺寸细化。在镀液组成中,提高硫酸镍浓度,沉积速率增大,但镀层钨含量下降;钨、磷在镀液中,被镍离子诱导沉积,其中提高钨酸钠浓度有利于获得高钨含量的镀层;次亚磷酸钠的含量对形成非晶有较强的促进作用;作为络合剂的柠檬酸钠,加入太多,增加金属离子析出难度;提高喷射速度,沉积速率加快,镀层组织致密,钨含量下降;增大电流密度,沉积速率提高,电流效率下降,过高的电流密度会影响镀层质量;pH提高有助于钨的沉积,但会影响沉积速率。通过以上单因素实验,确定了较佳工艺方案为:NiSO4·6H2O26g/L、Na2WO4·2H2O75g/L、H3BO335g/L、NaH2PO2·H2O15g/L、C6H5Na3O7·2H2O70g/L,电流密度J=20A/dm2、T=50℃、pH=6.5。此条件下对制得Ni-W-P合金镀层,经EDS,XRD,SEM,DSC及纳米压痕检测分析,结果显示:镀层成分含Ni79.24%、W4.28%、P13.96%,镀层呈非晶态,晶化温度在376.5℃。对镀层进行热处理后发现,组织结构由非晶态转变为晶态,经纳米压痕分析测定镀层硬度提高将近3倍。
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