基于Ni-P合金刷镀层中磷含量的控制VIP专享VIP免费

基于Ni-P合金刷镀层中磷含量的控制张玉峰,吴晓明,田铖,赵善良（武汉军械士官学校自行火炮系湖北武汉430075）摘要:在刷镀中用滴定法，测出镀层中镍含量，研究了镍-磷合金刷镀工艺对刷镀层中w（P）的影响。实验表明：镀液中硫酸镍浓度对镀层磷含量有显著影响，硫酸镍浓度升高，对提高沉积速度有利，但会显著降低镀层磷含量；镀层磷含量随亚磷酸浓度增加而增加，但当亚磷酸增加到一定值（约60mL/L）时，镀层磷含量相对稳定；镀层的沉积速度随柠檬酸浓度的增加存在一个最大值，而镀层中的磷含量在镀速最快时降到最低点；操作温度和电压变化对镀层中的含磷量影响不大。关键词:刷镀镍-磷合金；刷镀层；磷含量中图分类号：TQ153文献标识码：A0前言在刷镀镍磷合金研究中，磷含量是一个重要参数，刷镀层结构按磷含量增减而变化，随磷含量增加刷镀层结构的变化规律为：晶态-微晶-非晶态[1]。因此，镀层中磷含量高低直接决定着镀层的物理化学性能，直接影响刷镀层质量，决定刷镀产品的主要性能和用途，刷镀中要严格控制镀层中磷的含量。影响合金镀层磷含量的因素有很多，如镀液的主盐质量浓度、络合剂、pH值、操作温度等。本文介绍了通过刷镀工艺，控制镍磷镀层中磷的含量，以控制刷镀层质量。1实验1.1设备、仪器及试剂刷镀设备采用武汉军械士官学校研制的“便携式逆变焊镀充电多用机”；称重采用电光分析天平；试剂为EDTA（AR）、硝酸（AR）、氨水（CP）。1.2刷镀镍磷合金做工作层镍磷刷镀液配方：硫酸镍240g/L；亚磷酸50g/L；磷酸8g/L；柠檬酸30g/L；活化剂4g/L。工艺条件：镀笔接正接，工作电压10Ｖ～14Ｖ，工件相对镀笔的运动速度15m/min。1.3刷镀层中w（P）的测定方法（1）测定原理将刷镀镍层剥离，加入硝酸溶解，用氨水调pH值为11左右，以紫脲酸铵做指示剂，用EDTA标准溶液进行滴定，测出镀层中镍含量，通过计算求出镀层中磷的含量。（2）测定步骤将试片脱脂、除锈、活化后，进行刷镀镍，当镀层厚度为1μm左右时，将镀片取出，洗涤后进行表面涂油处理，使镀层结合力变差，根据所需镀层厚度，在不同温度下控制不同施镀时间，获得镀层，洗净后将镀层剥离，经洗涤干燥后，准确称量0.05g镀层，放入100mL小烧杯中，加入5mL（浓硝酸和水的体积比为1:1）的硝酸溶液加热溶解，当镀层完全溶解后，冷却至室温，转移到500mL的三角瓶中，加入蒸馏水稀释到50mL左右，加2滴～3滴紫脲酸铵指示剂，这时溶液为紫红色，再加入5mL～6mL氨水，溶液立即变为黄棕色，此时溶液的pH值约为11～12，用EDTA标准溶液进行滴定，当溶液由黄棕色变为紫红色时为滴定终点[2]，镀层中磷含量的计算公式为：P=｛[w-(VM×MNi)]/M｝/W×100%式中，V为所耗EDTA标准溶液的体积（L），M为EDTA标准溶液的浓度（mol/L），W为镀层的重量（g），MNi为金属镍的摩尔质量（g/mol）。在整个滴定测定中，溶液pH值的控制是十分重要的，一般控制在11～12之间，因为指示剂在不同的pH值条件下显色不同，超出规定范围，终点指示不明显，造成测定结果偏差较大。需要注意的是：（1）溶解镀层时加入硝酸要适量；（2）氨水用量要合理；（3）溶液体积不能相差太大，否则影响终点的pH值及判断。另外，在溶解镀层时，要溶解完全，否则会使测定结果偏高。2结果讨论2.1主盐质量浓度硫酸镍是刷镀液中的主盐，提供刷镀液中可供还原的Ni2+，在阴极被还原成金属镍。镀液中硫酸镍浓度与沉积速度、镀层磷含量的关系，如图1。图1刷镀液硫酸镍含量与镀速、P含量的关系由图1可见，镀液中硫酸镍浓度对镀层磷含量和沉积速度均有显著影响，硫酸镍浓度升高，对提高沉积速度有利，过高则会显著降低镀层磷含量。镀液中主盐硫酸镍浓度增加，镀层中镍元素的含量也增加，这是因为镀液中镍元素离子浓度增加时，其析出电位正移，因而更容易析出，但镀液中硫酸镍浓度和镀层中镍元素的含量之间并不存在简单的关系，因为镀层合金元素的沉积不属于正常的共沉积，磷不能单独从水溶液中电沉积出来[3]，而镍元素能使磷离子的阴极还原反应受到阳极极化，析出电位正移，和镍元素一起沉积形成合金。2.2亚磷酸浓度亚磷酸对镀层磷含量的影响关系见图2，沉积时除亚磷酸在10mL/L～80mL/L变化...