一种三价铁体系碱性溶液电沉积因瓦合金的电镀溶液及电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电沉积因瓦合金的电锻工艺，包括电锻液组成和电锻工艺参数， 属于电沉积合金领域。
【背景技术】
[0002] 因瓦合金属于铁基高儀合金，通常含有32~36wt. %的儀，由于它的铁磁性，在一 定的溫度范围内其膨胀系数极低，故广泛应用于精密仪器等行业。
[0003] 目前因瓦合金的制备方法主要为烙融铸造、真空蒸锻、机械延压等。与上述方法相 比，电沉积法制备因瓦合金具有精度高、合金成分和厚度可控、可在复杂零件表面成膜等优 势，可应用于MEMS(微机电系统)超精密机械加工、电铸模具和模板等，因而具有良好的市场 应用前景。
[0004] 采用电沉积法制备因瓦合金，一直有相关报道，卢琳等(卢琳，刘天成，李鹏，章懷. 电沉积因瓦合金锻层成分的影响因素[J].北京科技大学学报，2008,30(8) :903-907.)对硫 酸盐二价铁主盐、弱酸性体系电沉积因瓦合金进行了研究，通过添加抗坏血酸等稳定剂防 止Fe2+被氧化成Fe3+，但Fe2+不是锻液中的稳定存在价态，一旦抗坏血酸耗尽，锻液中的Fe 2+ 易被氧化为Fe3%造成电锻液不稳定；王二立(王二立，苏长伟，张郁彬，何凤蛟.氣棚酸盐体 系电沉积因瓦合金锥的工艺研究[J].电锻与涂饰，2009,28(2):4-7.)公开了一种氣棚酸盐 二价铁体系电沉积因瓦合金锥的方法;Yichun Liu等(Yichun Liu,Lei Liujiake Li,Bin Shen,Wenbin Hu.Effect of 2-butyne-l,4-diol on the microstructure 曰nd intern曰1 stress of electrodeposited Fe-36wt.%Ni alloy films[J].Journal of Alloys and Compounds 2009，478:750- 753 .)也公开了 一种硫酸盐二价铁盐、酸性体系直接电沉积含 36wt.%Ni的儀铁合金的方法，并研究了 1,4-下烘二醇在儀铁因瓦合金电沉积过程中的作 用。综合已有的相关报道可W看出，目前采用电沉积法制备因瓦合金的电锻工艺均采用二 价铁盐、酸性溶液体系；锻液中通过添加还原剂（如抗坏血酸、CeCl3 · 7也0)来稳定Fe2+，但 运并不能彻底地抑制化向化的氧化，当电锻液放置一段时间后，溶液中的溶解氧会不断 地将化氧化成化3+，同时在电锻液的工作过程中化也会在阳极被氧化成化3+，运就造成电 锻液中Fe3+的不断累积，影响电锻液工作的稳定性。此外，在酸性条件下，Ni2+和Fe 2+沉积过 程的过电位不足，电沉积的晶粒较为粗大，不够细致。
【发明内容】
[0005] 为解决现有电沉积因瓦合金电锻工艺中存在的电锻液稳定性较差、电沉积过电位 不足等问题，本发明的目的在于提供一种电锻液稳定性好、电沉积层平整致密、更加适合实 际生产的电沉积因瓦合金的电锻溶液及电锻方法。
[0006] 本发明所述的因瓦合金为铁基高儀合金，通常含有32~36wt. %的儀。
[0007] -种Ξ价铁体系碱性溶液电沉积因瓦合金的电锻溶液，包括：
[000引 Ξ价铁盐15~45g/L，儀盐25~65g/L，主络合剂120~180g/L，次络合剂30~60g/ 1，缓冲剂20~40邑/1，添加剂0.1~5.0邑/1，润湿剂1~20111邑/1;抑8.5~11.5。
[0009] 本发明所述的因瓦合金电锻方法采用含Ξ价铁盐和混合络合剂的碱性溶液体系， 电锻方法包括电锻液组成和电锻工艺参数。
[0010] 电锻液的具体组分包括：
[0011] Ξ 价铁盐 15 ~45g/L，
[0012] 儀盐 25~65g/L，
[0013] 主络合剂 120 ~180g/L，
[0014] 次络合剂30~60g/L，
[001引缓冲剂20~40g/L，
[0016] 添加剂 0.1 ~5.0g/L，
[0017] 润湿剂 1 ~20mg/l;
[001引电锻工艺参数包括：
[0019] 溫度 40~65°C
[0020] pH 8.5~11.5
[0021] 电流密度 1.0 ~12.0AAlm2
[0022] 电锻在揽拌条件下进行。
[0023] 揽拌可W采用空气揽拌或机械揽拌
[0024] 其中Ξ价铁盐为化Cl3 · 6出OJe2(S〇4)3中的任一种或两种。
[0025] 儀盐为NiCl2 ·細2〇、NiS〇4 ·細2〇、Ni(N出S〇3)2 · 4此0(氨基横酸儀）中的任一种或 两种W上。
[0026] 主络合剂为酒石酸钟钢、巧樣酸钟、巧樣酸钢、Ξ乙醇胺中的任一种或两种W上。
[0027] 次络合剂为抓TMPA(乙二胺四亚甲基麟酸）、DTPMPA(二乙締 Ξ胺五亚甲基麟酸）、 PBTCA(2-麟酸基下烧-1，2,4-Ξ簇酸）、ATMPA(氨基Ξ亚甲基麟酸）、皿DP(^基乙叉二麟 酸）、聚天冬氨酸、簇乙基硫代下二酸中的任一种或两种W上。
[00%]缓冲剂为棚砂、碳酸钢、碳酸钟中的任一种或两种W上。
[0029] 添加剂为締丙基横酸钢、双苯横酷亚胺、丙烘醇酸丙烷横酸钢中的任一种或两种 社。
[0030] 润湿剂为脂肪醇聚氧乙締酸、异构十醇聚氧乙締酸、班巧酸二辛脂横酸钢中的任 一种或两种W上。
[0031] 本发明采用Ξ价铁盐体系、碱性电锻液，同时添加混合络合剂(主络合剂和次络合 剂)用来络合Fe3+和Ni2M吏Fe3+和Ni2+在碱性溶液中W络合离子的形式稳定存在而不产生沉 淀，所配置的电锻液经放置30天后仍然澄清透明，放入锻槽中依照电锻工艺参数进行电锻， 获得的锻层质量与新配置电锻液一致，表明电锻液的稳定性良好。
[0032] 电锻液采用Ξ价铁盐是由于Fe3+比Fe2+更稳定。当采用相同摩尔量二价铁盐代替 Ξ价铁盐配制电锻液时，新配置的电锻液为绿色，放置3~7天后电锻液颜色便发生变化，呈 偏黄栋色，说明部分Fe2+被氧化成Fe3+，运是因为Fe2+的价电子构型为3d 64SD，而Fe3+的价电 子构型为3(1545<\由于。63+的价电子构型满足了3(15的半充满构型，所邮6 3+比。62+更稳定。
[0033] 电锻液的pH控制在8.5~11.5。碱性体系有利于增强主络合剂和次络合剂对化和 Ni2+的配位能力，一方面可W提高电锻液的稳定性，另一方面随着金属络合离子稳定常数 (K稳)的增大，金属的平衡电位负移，析出电位也随之负移，阴极极化增强，络离子偏向于迟 缓放电，从而可获得更为致密的锻层。
[0034] 电锻液中添加缓冲剂的作用在于维持电锻液的pH值保持稳定，当阴阳极通过的电 流密度较大时，会存在析氨和析氧等副反应