《低共熔溶剂中化学镀Ni-Mo-P三元合金的研究》

技术简介：

化学镀镍钼磷(Ni-Mo-P)合金作为一种重要的过渡金属合金,在电子、汽车、集成电路技术等方面得到了广泛的应用,具有良好的稳定性、防护性、延展性、耐磨性。一般化学镀是以水为溶剂,但由于其复杂的镀液成分,容易污染环境,且不能沉积高活性金属等问题而受到挑战。而离子液体的出现,可以解决高活性的金属的沉积以及镀液老化问题提供了可能的途径。氯化胆碱-乙二醇作为离子液体中的第四代绿色溶剂,不仅覆盖了离子液体的优点,而且对水和空气稳定。本文以低共熔溶剂为溶剂,以硫酸镍为镍盐,钼酸钠为钼盐,次磷酸钠在镀液中作为还原剂,采用化学镀的方法制备了Ni-Mo-P三元合金。优化了工艺参数,确定了最佳配方。在此基础上,通过扫描电镜、电子能谱仪、X射线衍射仪表征方法及电化学测试方法来研究苯并胍胺、水、乳酸三种添加剂对镀层的形貌、成分、晶型结构以及镀层防护性能的影响。利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱进一步了解添加剂的作用机制。获得的实验结果如下:(1)考察了化学镀Ni-Mo-P三元合金的镀液组成及工艺参数。确定了化学镀的最优配方,硫酸镍浓度15g·L~(-1)、钼酸钠为0.8g·L~(-1)、次磷酸钠25g·L~(-1)、沉积温度85℃、pH 8.5、沉积时间4h。研究结果表明以DES为溶剂,可以成功实现化学镀Ni-Mo-P三元合金。(2)研究了苯并胍胺(BG)作为添加剂对化学镀Ni-Mo-P三元合金的影响。结果表明BG通过其孤对电子对强烈地吸附在电极表面,为电子转移提供通道,充当‘桥梁’的角色,促进了Ni~(2+)和MoO_4~(2-)的还原;SEM/EDS和XRD的结果表明,添加15ppmBG时,镀层质量最好,未改变Ni-Mo-P三元合金的晶型结构,沉积速率达到最大值0.73μm·h~(-1),且镀层的耐蚀性最佳。(3)研究了水对化学镀Ni-Mo-P三元合金的影响。水的加入,不仅有利于降低溶剂的黏度,提高电导率,加速了电子传导,还参与了与金属离子的络合作用。研究结果表明,添加10wt.%的水,镍离子还原峰电位正移,钼酸根离子的峰电流密度增大,且加速了次磷酸根离子的氧化速度,沉积速率达到1.20μm·h~(-1)。(4)研究了乳酸(LA)对化学镀Ni-Mo-P三元合金的影响。乳酸不仅作为一种较弱的络合剂,还作为一种加速剂,能提高沉积速率。结果表明,乳酸的浓度在3g·L~(-1)时,镀层质量最佳,沉积速率达到极限值,腐蚀电位-0.30V,电流密度1.12×10~(-6)A·cm~(-2),电荷转移电阻最大为4.02×10~4Ω·cm~2。乳酸的加入,影响了镍离子的配位环境环境,镍离子会与乳酸络合,形成金属络合物,降低了反应的自由能,提高了次磷酸根的氧化速度,促进了金属离子的还原。

研发人员：向倩