[发明专利]一种纳米WC复合镀Ni-Fe合金的电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀镍工艺的技术领域，尤其涉及一种纳米WC复合镀Ni-Fe合金的电镀液及电镀方法。

背景技术

Ni-Fe合金镀层具有优良的磁学、电学和力学性能，色白，结晶细致，覆盖能力强，有良好的光亮性、整平性、均匀性、延展性和抗腐蚀性。Ni-Fe合金镀层广泛用作防护装饰、耐磨性材料，是重要的功能磁性材料，大量应用于计算机的储存装置和电子工业的记忆、记录装置上。采用电沉积法制备Ni-Fe合金箔替代纯镍镀层箔，可以节省宝贵的镍资源。Ni-Fe合金镀层套铬性能好，尤其是套铬深镀能力比亮镍镀层好，复镀性能优于亮镍；Ni-Fe合金镀层韧性高于纯镍，硬度比纯镍层高。

WC（碳化钨）为黑色六方晶体，是一种富有金属光泽的陶瓷材料，不仅硬度与金刚石相近，素有“硬王”的美誉，而且弹性模量大。此外，它是一种电、热的良好导体。碳化钨碳化钨的化学性质稳定，耐腐蚀性极强。它不溶于水、盐酸和硫酸，易溶于硝酸/氢氟酸的混合酸中。

纳米复合电镀是在电镀液中加入非水溶性的纳米固体颗粒，与金属离子共沉积于基材上形成由金属相与分散于金属相的纳米微粒构成的复合镀层。由于纳米复合镀层与单一金属镀层相比，还具备纳米材料特殊的光、电、磁、热性能，因而成为致力于对新材料开发的研究者一直探索的方向。当前，该领域也取得一定的研究成果。

现有Ni-Fe合金镀层普遍存在硬度较小、耐磨损性较低、耐腐蚀性不强的技术缺陷，这些严重制约了Ni-Fe合金电镀在工业上的大规模应用。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种纳米WC复合镀Ni-Fe合金的电镀液，该镀液所制备的镀层硬度、耐磨损性高、耐腐蚀性强。

一种纳米WC复合镀Ni-Fe合金的电镀液，包括含量为200～260g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为40～60g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为55～85g/L的FeSO₄·7H₂O、含量为40～70g/L的H₃BO₃、含量为25～50g/L的柠檬酸盐、含量为8～16g/L的稳定剂、含量为1～10g/L的纳米WC、含量为5～10g/L的糖精盐、含量为0.5～0.7g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、含量为0.06～0.24g/L的脂肪烷基甲基卤化盐和含量为0.024～0.06g/L的烷基苯磺酸盐。

其中，包括含量为240g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为50g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为78g/L的FeSO₄·7H₂O、含量为50g/L的H₃BO₃、含量为40g/L的柠檬酸盐、含量为12g/L的稳定剂、含量为5g/L的纳米WC、含量为8g/L的糖精盐、含量为0.6g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐含量为0.2g/L的脂肪烷基甲基卤化盐和含量为0.05g/L的烷基苯磺酸盐。

其中，所述纳米WC的平均粒径为100～150nm。

其中，所述稳定剂为对苯二酚、邻苯二酚、邻苯二胺和对苯二胺中的一种或至少两种。

其中，所述烷基苯磺酸盐选自十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的一种或至少两种；所述脂肪烷基多甲基卤化盐选自十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基二甲基溴化胺中的一种或至少两种。

以上电镀液的技术方案中，选用的纳米WC粉体的密度为1.2g/cm³，为立方晶系结构，比表面积为40m²/g，平均粒径为50nm。将纳米WC分散于镀液中有两方面的作用，一方面，纳米WC均匀分布在镀层的晶粒和晶界之间，减小镀层的孔隙尺寸而增加镀层致密度，防止腐蚀液浸润镀层内的微孔；或者通过缠绕覆盖于晶粒表面以把腐蚀介质和晶粒隔离。另一方面，纳米WC的化学活性很低，此时纳米WC的电位较之镍、铁更正。当镍/铁合金和碳相接触后，此时合金作为阳极发生阳极极化，可能促进合金的钝化过程，减少合金在介质中的腐蚀，使合金层对基体金属的保护作用增强。由此，提高了镀层的耐腐蚀性。

选用柠檬酸盐为配位剂，柠檬酸盐优选为柠檬酸盐钾或钠。柠檬酸根与亚铁离子和二价镍离子有较强的配位能力，一方面可缩小亚铁离子和二价镍离子的标准电极电位差，另一方面可稳定亚铁离子防止其被氧化成三价的铁离子。