[发明专利]铁-镍或铁-镍-铬合金箔的制备方法及所使用的电解液

说明书

技术领域

本发明技术涉及电解法沉积合金的方法，特别是制取铁含量不低于58％的铁-镍和铁-镍-铬的合金箔的方法，及所使用的电解液。

背景技术：

铁镍和铁镍铬合金具有高磁导率和低矫顽力，防护装饰性好，是很好的软磁材料和包装材料。合金的磁性能随着铁含量的升高而增强，以铁取代昂贵的镍生产高铁合金可以节省成本，尤其是铁含量为63-64％的铁镍合金(因瓦合金)具有极低的热膨胀系数，广泛用作精密仪器仪表、光学仪器和电子设备的元器件，在航天航空、军事武器、微波通讯、彩电阴罩以及石油运输容器也得到广泛应用。

铁镍合金的制备方法有多种，诸如熔炼铸造、溅射成膜、双辊超极冷等。电沉积法与这些方法相比，具有一些独到的优点，如操作方便、所生产的合金箔宽度和厚度可以控制，容易制备大量薄膜材料。美国专利(6428672)和中国专利(1297495)均报道了电沉积法制备镍-铁合金薄膜的设备和方法，中国专利(1641072)报道了铁-镍、铁-镍-铬合金箔的制取方法。但大多是关于铁含量为20-50％合金箔的制备，合金箔铁含量高，应力大，难以得到完整箔，并且铬含量也难以升高。美国专利(4231847)采用高浓度铁盐和高温(255g/LFeSO₄·6H₂O，90℃)制备因瓦合金箔，中国专利(1793433)采用低浓度的金属盐、低电流密度和高pH值条件制备因瓦合金箔，但上述方法存在不足，如生产成本高、电解液稳定性差，抗氧化性低。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种操作方便、成本低廉、稳定性好、通过电沉积连续生产铁含量不低于58％的铁-镍或铁-镍-铬合金箔的工艺并提供该方法所使用的电解液，所得合金箔物理化学性能好，磁性能高，热膨胀系数低，适用于电子、电讯、电器和航空航天等部门的应用。

本发明的铁-镍合金箔或铁-镍-铬合金箔方法为：

分别采用硫酸盐-氯化物水溶液体系或硫酸盐-氯化物-三价铬水溶液体系电沉积制备铁-镍合金箔或铁-镍-铬合金箔；其中以钛辊为阴极，由铁、镍、钛组合成象牙形阳极，阴极辊部分浸入电解液中，并旋转，阳极固定在电解槽中，与阴极辊同中心，相互之间保持距离，在电解槽中通入直流电电解，在阴极辊上连续电沉积合金箔。

本发明所说的铁-镍合金箔是指铁含量为58-68％的Fe-Ni合金箔，铁-镍-铬合金箔是指铬含量为5-8％，镍的含量为28～38％，铁含量为58-64％的Fe-Ni-Cr合金箔。

采用硫酸盐-氯化物水溶液体系制备铁-镍合金箔的电解液包括以下成分：含量为g/L

所需的电解条件是温度40～60℃，电流密度3～8A/dm²，电镀液pH值1.5～3.0。

本发明产品中Fe的含量为58～68％，厚度可由阴极辊的转速控制。

经检测通过本发明方法得到铁-镍合金箔晶粒尺寸在纳米范围，表面平整光亮、厚薄均匀、抗腐蚀性能好、韧性良好，抗拉强度高，热膨胀系数2.0～6.2×10^-6/℃，磁饱和强度为1.0～1.6T，磁导率为2.0～5.0×10⁴，电阻率为50～60μΩ.cm。

另外，采用硫酸盐-氯化物-三价铬水溶液体系制备铁-镍-铬合金箔电解液包括以下成分：含量为g/L

所需的电解条件是温度30～50℃，电流密度7～15A/dm²，电镀液pH值1.8～2.5。

本发明的铁-镍-铬三元合金箔的成分控制为Fe的含量为58～64％，镍的含量为28～38％，铬5～8％，厚度由阴极辊的转速控制。通过本发明的方法所得铁-镍-铬三元合金箔厚薄均匀、抗腐蚀性能好、韧性良好，抗拉强度800.0Mpa，延伸率6.67％，磁饱和强度在1.4～1.8T，磁导率为2～5×10⁴，电阻率为50～80μΩ.cm。

制备铁-镍合金箔或铁-镍-铬合金箔的以上方案中优选阴极辊的直径1.4-1.6m，宽度由所需箔的宽度确定(可以是0.3，0.6或1.2m)，组合阳极中镍、铁、钛的面积比为1.3-1.6∶0.9-1.1∶0.4-0.6。通过以上优选可使得镀液中Ni²⁺和Fe²⁺可长期保持稳定。另外，铁-镍-铬合金箔镀液中的铬可采用连续补加的方式维持稳定。