Ni-Fe、Ni-Fe-Cr合金箔電沉積制備工藝及性能的研究.pdf

1、鐵基合金箔具有良好的耐蝕耐磨性、軟磁性能、催化性能以及極低的熱膨脹性等性能,作為一種特殊型材,其制備技術(shù)已成為本世紀(jì)材料科學(xué)、電化學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。
　　本實(shí)驗(yàn)通過單因素、正交實(shí)驗(yàn)對(duì)硫酸鹽-氯化物體系電沉積Ni-Fe合金箔進(jìn)行了深入研究。通過Hull槽實(shí)驗(yàn),初步確定了Ni-Fe合金箔電解液工藝參數(shù),用電解槽通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了電解液中n(Ni2+)/n(Fe2+)摩爾比、配位劑濃度、電流密度、溫度、pH等工藝參數(shù)對(duì)電沉積合金箔的

2、影響。通過正交實(shí)驗(yàn)結(jié)合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件為:電解液中n(Ni2+)/n(Fe2+)摩爾比為4,電流密度為22A·dm-2,溶液溫度為63℃,溶液的pH值為3.8,檸檬酸濃度40g·L-1。
　　在Ni-Fe合金箔電解液的基礎(chǔ)上,研究了電沉積Ni-Fe-Cr合金箔的工藝,經(jīng)過前期大量的探索性實(shí)驗(yàn),得到影響箔層中Cr含量的幾個(gè)主要參數(shù),通過對(duì)這些參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn),得到含Cr量較高的Ni-Fe-Cr合金箔,并經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)獲得最佳的工藝

3、條件為:甲酸8ml/L,電流密度14A·dm-2,溫度30℃,硫酸鉻Cr2(SO4)3·6H2O為60g·L-1。
　　通過能量彌散的X線分析(EDAX能譜儀分析),電沉積得到的Ni-Fe合金箔的鐵含量為27％,含鎳量為73%,在連續(xù)電沉積過程中,其組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化為1.14%,經(jīng)測(cè)試其電阻率為38～41μΩ·cm,最大的磁導(dǎo)率為0.172mH·m-1,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bs為1.093T,剩磁Br為0.0088T,具有較好的軟磁

4、性能,經(jīng)反復(fù)多次彎曲和180°對(duì)折,不發(fā)生斷裂,具有良好的韌性和較小的殘余應(yīng)力。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,Ni-Fe合金箔電解液的穩(wěn)定性較好,電解液的均鍍能力、深度能力均較高。通過正交實(shí)驗(yàn)得到的Ni-Fe-Cr合金箔,通過EDAX能譜分析其Cr含量為3.5℅,經(jīng)Tafel極化曲線及交流阻抗表明Ni-Fe-Cr合金箔比Ni-Fe合金箔具有更好的耐腐蝕性。
　　采用線性電位掃描、循環(huán)伏安法研究了Ni-Fe合金箔、Ni-Fe-Cr合金箔在各種條件下電

5、化學(xué)規(guī)律。采用了掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、顯微硬度等現(xiàn)代測(cè)試手段,對(duì)箔層的結(jié)構(gòu)、形貌、硬度進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明:以上兩種合金箔均為面心立方固溶體晶體,晶粒粒徑在10nm左右,為典型的納米晶體結(jié)構(gòu);箔層表面光亮平滑,無針孔和微裂紋;制得的Ni-Fe合金箔平均硬度值為280Hv,制得的Ni-Fe-Cr合金箔平均硬度值為450Hv,Ni-Fe-Cr合金箔比Ni-Fe合金箔具有更高的硬度值。
　　電沉積合金箔相較傳