Cu-Ni-P合金镀层的制备及性能-论文.pdf

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1、第51卷第2期复旦学报(自然科学版)Vo1．51No．22012年4月JournalofFudanUniversity(NaturalScience)Apr．2012文章编号：0427—7104(2012)02—0173—06Cu-Ni-P合金镀层的制备及性能白新波，王为(天津大学应用化学系，天津300072)摘要：在柠檬酸盐溶液中电沉积制备了Cu-Ni—P合金镀层．采用能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合金的成分、结构、形貌进行了分析．用交流阻抗(EIS)和动电位极化曲线法研究了镀层的腐蚀性能．结果表明，电沉积方法制备的Cu_N

2、卜P合金镀层具有纳米晶结构，镀层表面平整、光亮．P的加入使Cu-Ni合金镀层的硬度和耐腐蚀性能得到提高．关键词：Cu-Ni—P合金镀层；纳米晶体；成分；形貌；腐蚀性能中图分类号：TQ035文献标志码：A高强度、高导电铜合金镀层被广泛应用于机械行业、冶金行业和电子行业等[1卫]．Cu—Ni合金由于具有良好的机械性能、电性能、催化性能和抗腐蚀性能，近年引起了人们的关注_3]．制备Cu—Ni合金的镀液体系有氰化物体系、柠檬酸体系、焦磷酸盐体系和氨基乙酸体系等_4]．由于柠檬酸体系具有低毒性，能产生无内应力或很小内应力且光亮平整的镀层，并且具有较高电流效率，因此

3、柠檬酸体系的应用最为广泛[3]．随着对铜镍合金研究的深入，人们发现铜镍合金有巨磁电阻效应，这引起了人们对Cu—Ni多层膜研究的兴趣并且在这方面做了大量的工作[6]．另外，很多文献还报道了对Cu—Ni合金镀层的结构和热性能的研究结果ELO-13]．文献也报道了采用化学镀方法制备Cu-Ni_P合金镀层_1．但采用电沉积方法制备Cu-Ni—P三元合金的报道很少．铜和镍的晶体结构均为面心立方，而且原子半径接近，而非金属元素P可以和铁系金属Ni等通过诱导共沉积产生形貌和外观良好的镀层，镍和磷共沉积的工艺也很成熟．作者认为，通过电沉积的方法实现Cu-Ni—P三者的共

4、沉积，可以形成具有良好性能和使用价值的Cu—Ni-P合金镀层．本文采用电沉积方法制备了Cu-Ni—P合金镀层，并对镀层的成分、结构和性能进行了研究．1方法1．1合金镀层的制备以紫铜片为基材进行合金的电沉积，电沉积合金的面积为20mmX2Omm×0．2mm，镀层厚度控制在3O“m左右．电沉积之前，先对紫铜片进行机械抛光至镜面光泽，然后用丙酮擦拭干净，接着电化学除油，在硫酸溶液中进行侵蚀以除去表面氧化物，去离子水清洗之后放入镀槽中进行电沉积．电沉积所用溶液组成及工艺参数列于表1．溶液1和溶液2分别用于制备Cu—Ni-P合金和Cu-Ni合金．溶液均用去离子水配

5、制，所用试剂均为分析纯．1．2合金镀层的表征用扫描电镜(ESEM，PhilipsXL30)对合金镀层的表面形貌进行分析，扫描电镜所配能谱仪i贝4试镀层的成分．用X射线衍射仪(PhilipsPANalyticalX’pertMPD)对合金镀槽的结构进行分析．X射线分析测试条件：铜靶，电压30kV，电流200mA，扫速3(。)／min．收稿日期：2011—11—11基金项目：科技部国际合作基金资助项目(2009DFA62700)作者简介：白新波(1985一)，男，硕士研究生；王为，教授，通讯联系人，E-mail：wwangg@tju．edu．cn．174复旦

6、学报(自然科学版)第51卷用显微硬度测试仪(DUH—w2oDN试镀层的硬度．测试时施加的载荷为5O，取5个不同位置硬度的平均值作为试样的硬度．‘1．3电化学测试在电化学工作站(Parstat2273Princetonadvanced)上进行电化学测试．电化学测试采用三电极体系，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，紫铜片为研究电极(测试试样面积为1cm2)．本文所用电极电位均为相对饱和甘汞电极的电位．通过交流阻抗(EIS)和线性扫描伏安测试研究合金镀层的腐蚀行为，测试温度为(25±1)℃，测试溶液为3．5NaC1水溶液．以开路电位为基准，动

7、电位极化曲线测试的电位范围为：(一250)～(+250)mV，扫描速度1．67mV／s．交流阻抗频率测试范围为10mHz100kHz，施加正弦波的幅值为±5mV，测试电位较开路电位正10mV．表1溶液组成及工艺参数’Tab．1Solutioncompositionandoperatingconditionsemployedforpreparingalloycoatings溶液组成)c2／(mol·L一)溶液组成。)’／(tool·L一)NiS04·6H2O0．70NiS04·6H2O0．70CuS04·5HzO0．08CuS04·5HzO0．08C6H5

8、07Na3·2H2O0．26C6H5O7Na3·2HzO0．26NaHzPOz·