本发明专利技术提供了一种电化学沉积组分调制锌镍合金与镍组合的多层膜的方法，包括配制碱洗液、酸洗液和电镀液；机械打磨，清洗镀件；碱洗；酸洗和电镀五个步骤，其中电镀液包括电镀Ｚｎ－Ｎｉ合金的碱性电镀液和电镀Ｎｉ的中性和碱性电镀液，所述Ｎｉ的电镀液主要由主盐和络合剂组成，所述主盐为ＮｉＳＯ↓［４］和ＮｉＣｌ↓［２］中的一种或两种；所述的络合剂为由柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸、氨水、焦磷酸钠、焦磷酸钾、和三乙醇胺中的两种或两种以上的物质组成。经本发明专利技术方法电镀得到的Ｚｎ－Ｎｉ／Ｎｉ或Ｎｉ／Ｚｎ－Ｎｉ多层膜具有平整的镀层表面，较好的耐蚀性、较高的电流效率和镀层结合力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学中的电镀
，具体地说，是指电化学沉积组分调制Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜的方法。
技术介绍
组分调制多层膜是一种多层结构材料，它是由两种金属或合金的薄膜材料交替叠加起来而形成的在组成或结构上呈周期性变化的新型材料。在多层膜中，称单一薄层为子层或亚层，称相邻两薄层的厚度之和为调制波长或周期厚度(用A表示)。自20世纪70年起，关于组分调制多层膜制备与性能的研究报道越来越多，但是直到20世纪90年代中期，以Gabe为代表的科学家们才开始研究用电沉积法制备组分调制多层膜的耐蚀行为。多数研究结果表明:组分调制多层膜比相同厚度的单一镀层具有更好的耐蚀性。组分调制多层膜的制备方法可以分为气相沉积法和电化学方法。气相沉积法对设备要求高，制备时间长，成本也高，所以大多数研究者选用电化学沉积的方法。电化学沉积的方法即电镀，其设备简单，易于操作，生产成本低，可以在大面积和形状复杂的基体上进行电沉积，镀层沉积快，生产效率高。目前己有对电镀Zn/Ni、 Zn/Zn-Ni等的组分调制多层膜的研究，研究表明多层金属膜的耐蚀性优于相同厚度的单一 Zn或Zn-Ni层。专利技术 内 容本专利技术的目的是提供 种电化学沉积技术制备Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜的方法。Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜均为锌镍合金与镍组合的多层膜，区别在于Zn-Ni/Ni多层膜是首先在基体上电镀Zn-Ni合金，再电镀Ni，最后以Ni作为面层；而Ni/Zn-Ni多层膜则是首先在基体上电镀Ni，再电镀Zn-Ni合金，最后以Zn-Ni合金作为面层。通过本专利技术方法制备获得的Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜具有光亮的镀层外观，高耐蚀性以及良好的结合力。所述的制备方法包括如下步骤第一步，配制碱洗液、酸洗液和电镀液。碱洗液是含有NaOH、 Na3P04 12H20、 Na2C03 10H2O、 Na2Si03 nH20的水溶液，其中每升碱洗液中含有NaOH60 80g，Na3PO4 . 12H20 20 40g， Na2C03 . 10H2O20 40g， Na2Si。3 nH20 20 40g，其余为水。酸洗液釆用HC1溶液，并且每升酸洗液中含有HC1为4 8mL。碱性Zn-Ni合金电镀液为含有ZnO、 NiSQ4、 NaOH、络合剂、添加剂和光亮剂的水溶液，在每升镀液中含有ZnO 10 30g， NiS04 5 13g， NaOH 100 140g,此外还含有适量络合剂、添加剂以及光亮剂和水。电镀Ni的电镀液主要由主盐和络合剂组成。所述主盐为NiS04和NiCl2中的一种或两种。 镀液中需要主盐的含量为(每升镀液中含有)NiS04 10O350 g或者NiCl2 10 300 g中 的一种或两种。所述的络合剂为由柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸、氨水、焦磷酸钠、焦磷酸 钾、和三乙醇胺中的两种或两种以上的物质组成。在镀液中所需要添加的络合剂组分的含量 为(每升镀液中含有)柠檬酸铵40 60g，或者柠檬酸钠150~200g，或者柠檬酸10~30g， 或者氨水30-150 ml,或者焦磷酸钠40~100 g,或者焦磷酸钾50-150 g，或者三乙醇胺 10~40 ml中的两种或者两种以上。其他添加成分为硫酸铵、氯化钠、硫酸镁、亚硫酸钠 中的一种或多种。在所述的电镀Ni的电镀液中还含有添加成分的含量为(每升镀液中含有)硫酸铵 40~60g，氯化钠10~30g，硫酸镁10~60g，亚硫酸钠5~20 g中的一种或两种以上。 第二步，机械打磨，清洗镀件。将镀件在氧化铝砂纸上进行机械打磨，然后用有机溶剂或水基清洗剂进行清洗。所述的 有机溶剂或水基清洗剂用于除去基体表面的油污，有机溶剂可以选取三氯乙垸，汽油，丙酮， 乙醇，三氯乙烯，四氯化碳中任意的一种，并釆用超声波清洗基体表面10 min以上。第三步，碱洗。将第二步清洗后的镀件浸入第一步配制的碱洗液进行碱洗，碱洗的温度为70 90°C， 时间10 20min后将镀件依次经由流动热水洗、流动冷水洗；第四步，酸洗。将经第三步碱洗后的镀件进行酸洗，酸洗液温度15 3CTC,清洗时间0.5 1.0min， 取出后经过流动冷水洗。 第五步，电镀。所述电镀Zn-Ni/Ni包括电镀Zn-Ni合金镀层和Ni镀层，具体步骤如下(a) 将经第四步酸洗后的镀件浸入在第一步中配制好的碱性Zn-Ni合金电镀液中进行 电镀，电镀后水洗。电镀Zn-Ni合金镀层的条件为电流密度1 6A/dm、温度10 35°C， 在其它工艺条件不变的条件下，电镀时间越长，镀层厚度越厚。在其它工艺条件不变的条件 下，电镀的电流密度越大，镀层厚度越厚。(b) 将上述步骤(a)中水洗后的镀件浸入步骤一中配制好的电镀Ni的镀液中进行电 镀，电镀后水洗。电镀Ni镀层的条件为电流密度0.5 3A/dm2， pH值7 9，温度25 65°C。在其它工艺条件不变的条件下，电镀时间越长，镀层厚度越厚。在其它工艺条件不变 的条件下，电镀的电流密度越大，镀层厚度越厚。当其它工艺条件不变的情况下，温度越高，5镀层越厚。(c)重复步骤(a) (b)，直到Zn-Ni/Ni镀层满足复合度要求，最后吹干镀层。如果是电镀Ni/Zn-Ni镀层，包括电镀Ni和Zn-Ni合金镀层，则首先将经第四步酸洗后的镀件浸入在第一步中配制^F的电镀Ni的镀液中进行电镀，电镀后水洗。然后将上述水洗后的镀件浸入步骤一中配制好的碱性Zn-Ni合金电镀液中，然后水洗水洗后再重复进行电镀Ni层，如此循环直到Ni/Zn-Ni镀层满足复合度要求，最后吹干镀层。本专利技术的优点在于 、(1) 目前Zn与Ni、 Zn与Zn-Ni或Zn-Ni与Ni组成的多层膜中的Zn-Ni合金镀层多采用酸性镀液制得，本专利技术制备的组分调制Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜中的Zn-Ni合金镀层采用碱性镀液制得，与Ni镀层和在酸性电镀液中获得的Zn-Ni镀层组成的组分调制多层膜相比镀层更平整，并且Zn-Ni合金镀层的成分均匀，从而改善了耐蚀性。(2) 电镀组分调制Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜工艺中，电镀Zn-Ni合金镀层采用碱性锌镍合金电镀工艺，解决了酸性工艺中随电流密度变化镀层中合金成分变化较大的问题，且镀层平整光亮，镍含量在10% 15%，镀层为单一Y相，与一般碱性镀液相比，阴极的电流效率高，达到80~90%。(3) 电镀Ni也釆用中性或碱性工艺，解决了由于Ni在Zn-M合金上沉积时Zn-Ni镀层中的Zn在Ni镀液中溶解造成的结合力不良的问题。(4) 采用该组分调制Zn-Ni/Ni或Ni/Zn-Ni多层膜工艺，提高了镀层的耐蚀性。与相同厚度的单一Zn、 Zn-Ni合金镀层相比，耐蚀性提高。(5) 经过热震实验与划痕实验证明多层膜中的镀层与镀层、镀层与基体的结合力良好。附图说明图1是本专利技术制备方法流程图2是采用本专利技术方法制备得到的Zn-Ni/Ni多层膜在1000倍下微观形貌的金相照片。具体实施例方式本专利技术提供的锌镍合金与镍组合的多层膜制备方法，制备流程如图1所示，具体实施步骤如下:第一步，配制碱洗液、酸洗液和电镀液。碱洗液是含有NaOH、 Na3P04 12H20、本文档来自技高网...
【技术保护点】
电化学沉积组分调制锌镍合金与镍组合的多层膜的方法，其特征在于包括： 第一步，配制碱洗液、酸洗液和电镀液； 第二步，机械打磨，清洗镀件； 第三步，碱洗； 第四步，酸洗； 第五步，电镀； 所述的电镀液包括配置碱性Ｚｎ－Ｎｉ合金电镀液和Ｎｉ电镀液，其中电镀Ｎｉ的电镀液为中性或碱性，主要由主盐和络合剂组成，所述主盐为ＮｉＳＯ↓［４］和ＮｉＣｌ↓［２］中的一种或两种；所述的络合剂为由柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸、氨水、焦磷酸钠、焦磷酸钾、和三乙醇胺中的两种或两种以上的物质组成； 所述电镀包括电镀Ｚｎ－Ｎｉ合金镀层和Ｎｉ镀层，具体步骤如下： （ａ）将经第四步酸洗后的镀件浸入在第一步中配制好的碱性Ｚｎ－Ｎｉ合金或者Ｎｉ的电镀液中进行电镀，电镀后水洗； （ｂ）将上述步骤（ａ）中水洗后的镀件浸入步骤一中配制好的电镀Ｎｉ或者Ｚｎ－Ｎｉ合金的镀液中进行电镀，电镀后水洗； （ｃ）重复步骤（ａ）～（ｂ），直到Ｚｎ－Ｎｉ／Ｎｉ或者Ｎｉ／Ｚｎ－Ｎｉ镀层满足复合度要求，最后吹干镀层。
【技术特征摘要】
1、电化学沉积组分调制锌镍合金与镍组合的多层膜的方法，其特征在于包括第一步，配制碱洗液、酸洗液和电镀液；第二步，机械打磨，清洗镀件；第三步，碱洗；第四步，酸洗；第五步，电镀；所述的电镀液包括配置碱性Zn-Ni合金电镀液和Ni电镀液，其中电镀Ni的电镀液为中性或碱性，主要由主盐和络合剂组成，所述主盐为NiSO4和NiCl2中的一种或两种；所述的络合剂为由柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸、氨水、焦磷酸钠、焦磷酸钾、和三乙醇胺中的两种或两种以上的物质组成；所述电镀包括电镀Zn-Ni合金镀层和Ni镀层，具体步骤如下(a)将经第四步酸洗后的镀件浸入在第一步中配制好的碱性Zn-Ni合金或者Ni的电镀液中进行电镀，电镀后水洗；(b)将上述步骤(a)中水洗后的镀件浸入步骤一中配制好的电镀Ni或者Zn-Ni合金的镀液中进行电镀，电镀后水洗；(c)重复步骤(a)～(b)，直到Zn-Ni/Ni或者Ni/Zn-Ni镀层满足复合度要求，最后吹干镀层。2、 根据权利要求1所述的电化学沉积组分调制锌镍合金与镍组合的多层膜的方法，其特征 在于碱洗液是含有NaOH、 Na3P04 12H20、 Na2C03 10H2O、 Na2Si03 nH20 的水溶液，其中每升碱洗液中含有NaOH 60 80g， Na3P04 12H20 20 40g， Na2CCV 10H2O20 40g， Na2Si<33 * nH20 20~40g，其余为水；所述的酸洗液采用HC1溶液，并且每升酸洗液中含有HC1为4 8mL。3、 根据权利要求1所述的电化学沉积组分调制锌镍合金与镍组合的多层膜的方法，其特征 在于电镀Ni的电镀液中需要主盐的含量为每升镀液中含有NiS04 100 350 g或者 NiCl2 10~300 g...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，陈珏伶，柳木桐，李松梅，于美，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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