电镀中稀土的应用分析论文.docx

电镀中稀土的应用分析论文【摘要】稀土在材料科学领域中受到各国科学工作者的极大关注尤其在电镀中发挥了特殊作用在镀锌及锌基合金、镀钴合金、镀铝合金、镀镍铁合金中主要有改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益几个方面的作用。稀土对电镀金刚石工具的作用很大提高镀液的深度能力、提高镀层耐磨性从而提高工具的切削性能。为了更加有效开发利用稀土资源开拓新的稀土功能镀层研究是势在必行的。【关键词】电镀稀土镀层金刚石工具稀土元素包括原子序数从57到71的15个镧系元素:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥以及与镧系元素在化学性质上相似的钪和钇共17个元素。稀土元素独特的4f层电子结构和化学性能使得稀土金属或合金具有独特的功能:高催化活性、高磁性、超导性、光电转化、光磁记忆、高储氢量、耐蚀耐磨等使稀土及其化合物在材料科学领域中的应用越来越广泛成为发展现代科学技术不可缺少的功能材料是材料科学领域中的一个热门研究课题受到各国科学工作者的极大关注[1]。早期开发的镀铬稀土添加剂主要是铈、镧等单一稀土的简单盐类近年来稀土镀铬添加剂的研究又前进了一大步开发出了多种稀土复合添加剂。尤其是稀土在电沉积过程中的研究及应用正日趋深入。在电镀溶液中加入少量的稀土化合物后可以改善镀液的分散能力和深镀能力提高电镀的电流效率增加镀层的硬度和耐蚀性能等[2]。不仅性能上有了大幅度提高而且已由试验转入了大批量的工业生产形成了系列产品。通过多年的生产实践表明这是一项低温、低电耗、低成本、低污染、高质量、高稳定性、高效率经济效益显著的新工艺。研究结果表明镀铬技术中添加稀土主要有以下几个方面的作用[3]:改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益。稀土在镀锌及锌基合金中的应用研究也比较成功。微量的稀土加入镀液可使镀层晶粒细小、均匀、致密从而提高镀锌层的耐蚀性能。在锌镍合金电镀中加入少量(小于1.0g/L)硫酸铈可以提高镀液的电流效率使镀层中的含镍量有所提高铈还有利于提高锌镍合金的阴极极化值含铈的镀层在高温高压的盐水中具有优良的耐腐蚀性能[4]。在铝合金基体上镀镍的应用研究中利用热冲击法测得稀土有提高基体与镀层结合强度的作用[5]。在硫酸盐体系中可获得含钴量小40％(质量)的镍。钴合金镀层其共沉积过程属于“异常共沉积”。在基础镀液中加入少量的稀土化合物由于稀土化合物在阴极表面的特征吸附降低了合金电沉积过程的阴极极化。在KOH溶液中把合金作为电解阴极在高电流密度区的析氢超电势与Fe电极相比Ni-Co电极的过电位降低约200mV而Ni、Co(RE)电极降低250mV左右可见其对析氢反应有较高的催化活性[6]。稀土在镍铁合金电镀方面的应用研究稀土元素对硫酸盐型镍铁合金镀液的影响[7]。在镀液中添加Sm2O3和(PrNd)O3所得到的赫尔槽试验结果表明添加稀土氧化物可以使获得光亮Ni-Fe合金的电流密度范围拓宽。对多种稀土氧化物进行这种试验其结果大体相同。从电流效率和分散能力的测定数据可以发现稀土化合物的加入能提高阴极电流效率和镀液的分散能力但不同的稀土元素提高的程度不一样。稀土化合物的加入同时起到了稳定镀液的作用。阴极极化曲线和扫描电子显微镜分析发现稀土化合物添加到镀液中后增大了Ni-Fe合金电沉积的阴极极化并使获得的Ni-Fe合金镀层的结晶细致、平滑、光亮故可提高镀层的防护、装饰性能。天津大学应用化学系郭鹤桐等开发的银-氧化镧复合材料具有硬度高、接触电阻小和抗电蚀能力(耐电弧烧伤)强、化学稳定性高等优点[8]。在研究稀土元素影响金刚石工具的力学性能、磨损性能和工具的切割性能及影响这些性能的主要相关因素中发现稀土元素对铜基胎体硬度的影响有缓慢上升的趋势磨损失重随镧含量的增加而增加使胎体的耐磨性降低。1)稀土La、Ce的作用相近但La、Ce的使用量略有差异二者都有既强化基体又提高金刚石和胎体结合力的作用。2)La、Ce使结合剂的耐磨性降低对工具的耐磨性影响不大。对工具来说结合剂和金刚石的结合强度显得更重要。3)La、Ce稀土元素可以提高工具的切割速度提高工具上金刚石的出刃高度最终使工具的切割性能提高。所有这些都以结合剂的适度磨损为前提否则其他的性能都不会发生[9]。在热压烧结金刚石工具胎体材料中将稀土在硬质合金中的应用经验移植到金刚石工具胎体材料中。同时将金刚石工具胎体材料配方中的Co基全部用Fe基代替。成功的制出了稀土Fe基金刚石工具材料经对其实际使用性能的测试其抗弯强度、硬度、冲击韧性均有较大幅度提高、孔隙率则有了明显降低[10]。在研究提高玻璃锯片的切削性能方面在胎体金属粉中加入适量的稀土化合物胎体对金刚石的把持