《表面工程概论》PPT课件

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1、3.2合金电镀合金电镀：在一个镀槽中，同时沉积含有两种或两种以上金属元素镀层称为合金电镀。第一次镀出合金镀层，大致在1835-1845年，与单金属电镀出现的时代相同。但由于合金电镀比单金属电镀复杂和困难，因此，直到20世纪20年代，合金镀层还很少真正应用于工业。但随着工业的发展，加上合金镀层具有单金属镀层所不能达到的一些优良性能，合金电镀工艺也不断得到发展，有各种合金镀层已逐步被研究和应用，到目前已研究过的电镀合金体系已超过230金种，在工业上获得应用的大约30多种，比单金属镀层种类多。3.2.1合金电镀的特点与热冶金合金相比，电镀合金具有如下主要特点：<1

2、>容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-Ni合金。<2>可获得热熔相图没有的合金，如铜锡合金。<3>容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如Ni－P合金。<4>在相同合金成分下，电镀合金与热熔合金比，硬度高，延展性差，如Ni－P、Co－P合金。与单金属镀层相比，合金镀层有如下主要特点：<1>能获得单一金属所没有的特殊物理性能，如导磁性、减磨性（自润滑性）、钎焊性。<2>合金镀层结晶更细致，镀层更平整，光亮。<3>可以获得非晶结构镀层。<4>合金镀层可具备比组成他们的单金属层更耐磨、耐蚀，更耐高温，并有更高硬度和强度，但延展性和韧性通常有所降低。<5

3、>不能从水溶液中单独电镀的W、Mo、Ti、V等金属可与铁族元素（Fe、Co、Ni）共沉积形成合金。<6>能获得单一金属得不到的外观。通过成分设计和工艺控制，可得到不同色调的合金镀层（如Ag合金，彩色镀Ni及仿金合金等）具有更好的装饰效果。3.2.2沉积合金的条件<1>两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。有些金属（如W，MO等）不能从其盐的水溶液中沉积出来，但可以借助诱导沉种与铁族金属共沉积。<2>共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。如果相差太大，则电位较正的金属将优先镀出来，甚至完全排斥电位较负金属的析出。这样就不能形成合金镀层。因此，要

4、使沉积时的电位相差较大的两种或三种金属共同沉积形成合金镀层，就必须利用各种工艺条件使它们在沉积时的电位互相接近。要使A，B同时在阴极上共沉积的必要条件是：E析A≈E析BEOA+(RT/nAF)㏑[aA]+ΔEA≈EOB+(RT/nBF)㏑[aB]+ΔEB上式表明：两种金属在同一阴极电位下共沉积的必要条件与两种金属的标准电极电位、离子活度及阴极极化程度有关。要使两种金属析出电位接近，以实现金属共沉积，一般可采用如下方法：<1>改变镀液中金属离子的浓度：增大较活泼金属的浓度使它的电位正移，或者降低较贵金属离子的浓度使它的电位负移，从而使它们的电位接近。<2>采用

5、适当的络合剂：采用络合剂是使电位相差较大的金属离子实现共沉积最有效的方法，金属络离子能降低离子的有效浓度，但对两种金属沉积时的极化作用有不同的影响，对析出电位较负不易镀出的金属，影响较小，而对电位较正，容易镀出的金属影响较大，使它在沉积时的电位变得更负，变得不易镀出，从而使两种金属在沉积时的电位接近。<3>采用适合的添加剂：添加剂在镀液中的含量比较少，一般不影响金属的平衡电位，有些添加剂能显著地增大或降低阴极极化，明显地改变金属的析出电位，从而对某些金属沉积起作用，使之实现共沉积。例如添加明胶可使铜、铝离子实现共沉积。3.2.3合金共沉积的类型根据镀液组成和

6、工作条件的各个参数对合金沉积层组成的影响特征，可将合金共沉积分为以下五类：（1）正则共沉积。正则共沉积过程的特征是基本上受扩散控制。电镀参数（包括镀液组成和工艺条件）通过影响金属离子在阴极扩散层中的浓度变化来影响合金镀层的组成。因此，可增加镀液中金属的总含量，降低电流密度，提高温度和增强搅拌等增加阴极扩散层中金属离子的浓度的措施，都会增加电位较正金属在合金中的含量。正则共沉积主要出现在单盐镀液中。（2）非正则共沉积。非正则共沉积的特征是过程受扩散控制的程度小，主要受阴极电位的控制。在这种共沉积过程中，某些电镀参数对合金沉积的影响遵守扩散理论，而另一些却与扩散

7、理论相矛盾。与此同时，对于合金共沉积的组成影响，各电镀参数表现都不像正则共沉积那样明显。非正则共沉积主要出现在采用络合物沉积的镀液体系。（3）平衡共沉积。当两种金属从处于化学平衡的镀液中共沉积时，这种过程称平衡共沉积。平衡共沉积的特点是在低电流密度下（阴极极化不明显）合金沉积层中的金属含量比等于镀液中的金属含量比。只有很少几个共沉积过程属于平衡共沉积体系。（4）异常共沉积。异常共沉积的特点是电位较负的金属反而优先沉积，它不遵循电化学理论，而在电化学反应过程中还出现其他特殊控制因素，因而超脱了一般的正常概念，故称异常共沉积。对于给定的镀液，只有在某种浓度和某种

8、工艺条件下才出现异常共沉积，而在另外的情况下则出现其