镍钨合金电镀综述.pdf

谷惠文：Ni-W合金电镀研究文献综述Ni-W合金电镀研究（文献综述）化生系2007级应用化学班谷惠文摘要：本文综述了Ni—W合金的电沉积过程及反应机理、电镀溶液组成的测定、镀层的性能及应用，最后在网上查阅相关资料，指出了Ni—W合金电镀今后的发展趋势和发展方向。关键词：Ni—W合金电镀反应机理镀层性能综述Ni-W非晶态镀层具有很高的机械性能，耐蚀性能和耐磨性，已被广泛地应用在铸造模具，注塑用螺杆，喷嘴及导线制辊等方面。Ni-W镀层不仅在性能上可与硬铬镀层相媲美，而且对环境污染小可作为一种代铬镀层使用。本人阅读了有关Ni-W合金电镀的论文10余篇及网上的电镀资料，对其综述如下。1.镍钨电沉积的过程及其反应机理[12]Ni-W镀液多以NiSO7HO和NaWO2HO作为主盐，使用钌钛电极4242或不锈钢电极作不溶性阳极。由于钨的电极电位较负，不能单独从其盐的水溶液中沉积出来，而且镍和钨的标准电极电位相差较大(WO2/W1.05V，Ni2/Ni0.257V)不能实现共沉积。但是由于过渡元素存4在价电子空轨道，镍、钨金属离子可以和络合剂形成络合物，使得沉积电位都趋于更负，将原来电位相差较大的沉积电位相互接近，通过诱导共沉积原理使W以Ni—W合金的形式沉积出来。Ni—W镀液按采用不同络合剂的种类可分为柠檬酸(盐)体系，酒石酸(盐)体系，焦磷酸盐体系，氨基磺酸盐体系和无络合剂的酸性体系，使用氨水作为辅助络合剂。下面以现在应用最为广泛的柠檬酸体系为例来说明Ni—w的反应机理。柠檬酸是一种四元酸，为天然无毒络合剂，在溶液中主要以三价负离子Cit3的形式存在，其络合能力很强，与Ni2形成1：1的络合物[Ni(Cit)]，在柠檬酸存在时，W(Ⅵ)的存在形式为WO2，与柠檬酸形成1：1的络合物2[WO(Cit)]。在溶液中加入浓氨水作为辅助络合剂，可形成新的络合物21谷惠文：Ni-W合金电镀研究文献综述[Ni(NH)(Cit)]和[WO(NH)(Cit)]。此时的电极反应主要为：323阴极反应：[Ni(NH)(Cit)]2eHONiNHHOCit33232[WO(NH)(Cit)]6e4HWNHHOCit3HO233222H2eH(析氢反应)2阳极反应：4OH4eOHO(不溶性阳极）22由于Ni2、WO2与柠檬酸按物质量的比1：1络合，因此，在镀液配制中，2柠檬酸的浓度等于镀液中Ni2、WO2的浓度之和。2[36]2.镍钨合金电镀液组成的测定(1)硫酸镍测定(容量法)①方法原理：在氨性溶液中，以紫脲酸铵为指示剂，以EDTA直接测定镍。②试剂：浓氨水；pH=10缓冲溶液；紫脲酸铵指示剂；0.05mol/LEDTA标准溶液。③分析步骤a.吸取镀样5mL于250mL锥形瓶中；b.加氨水l5mL、缓冲液30mL、紫脲酸铵少许；c.用EDTA标准溶液滴定至紫红色为终点。④计算MV280.8硫酸镍(NiS0·7HO)含量=425式中M：EDTA标准溶液摩尔浓度；y:耗用EDTA标准溶液体积，mL；280.8为硫酸镍相对分子质量；5为所取试样毫升数。(2)钨酸钠的测定(比色法)①方法原理在盐酸介质中，五价钨与硫氰酸根形成可溶性黄色络合物、六价钨用氯化亚锡还原。②试剂浓盐酸；20％硫氰酸钾溶液；0.2mg/mL钨标准溶液(称取0.2522g经110℃烘干1h冷却后的三氧化钨，用20％氢氧化钠30～40mL稍加温溶解，冷2谷惠文：Ni-W合金电镀研究文献综述却后移人1L容量瓶中，用水稀释至刻度)；氯化亚锡溶液(称50gSnCl·2H0溶22于50mL浓盐酸中，加少许锡粒，加盖混匀)。③分析步骤a．吸取镀液lOmL于lOOmL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。b．用移液管吸此稀释液lOmL(相当原液lmL)于l00mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。c．吸取此稀释液5～20mL(视钨量而定)于50mL容量瓶中，加20％硫氰酸钾5mL，盐酸20mL，氯化亚锡10滴，用盐酸稀释至刻度，摇匀。d．放置20min后，在430nm波长处，用0.5cm比色皿进行比色测定，钨量由校正曲线测得，换算为钨酸钠量。e．校正曲线绘制：于50mL容量瓶中分别置入2～8mL钨标准溶液，分别加入硫氰酸钾溶液5mL、盐酸20mL、氯化亚锡10滴，用盐酸稀释至刻度，摇匀、放置20min后，按分析方法进行比色测定，并绘制校正曲线。④计算钨酸钠NaW0·2H0含量=A1.772(g/L)242式中A:钨离子含量，g/L；1.772=M(NaW0·2HO)/M(W)=325.846/183.85=1.772。242(3)柠檬酸的测定(容量法)①方法原理：钙离子与柠檬酸生成柠檬酸钙[Ca(CHBO)]，此沉淀可溶36