nife、nifecr合金箔电沉积制备工艺与性能的研究

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1、摘要铁基合金箔具有良好的耐蚀耐磨性、软磁性能、催化性能以及极低的热膨胀性等性能，作为一种特殊型材，其制备技术已成为本世纪材料科学、电化学研究领域中的热点。本实验通过单因素、正交实验对硫酸盐-氯化物体系电沉积Ni-Fe合金箔进行了深入研究。通过Hull槽实验，初步确定了Ni-Fe合金箔电解液工艺参数，用电解槽通过单因素实2+2+验研究了电解液中n(Ni)/n(Fe)摩尔比、配位剂浓度、电流密度、温度、pH等工艺参数对电沉积合金箔的影响。通过正交实验结合验证实验得到最佳工艺条件为：电解液中2+2+-2n(Ni)/n(Fe)摩尔比为4，电流密度为22A·dm，溶液温度为63℃，溶液的pH值为

2、3.8，-1柠檬酸浓度40g·L。在Ni-Fe合金箔电解液的基础上，研究了电沉积Ni-Fe-Cr合金箔的工艺，经过前期大量的探索性实验，得到影响箔层中Cr含量的几个主要参数，通过对这些参数的正交实验，得到含Cr量较高的Ni-Fe-Cr合金箔，并经验证实验获得最佳的工艺条件为：甲酸8ml/L，-2-1电流密度14A·dm，温度30℃，硫酸铬Cr2(SO4)3·6H2O为60g·L。通过能量弥散的X线分析（EDAX能谱仪分析），电沉积得到的Ni-Fe合金箔的铁含量为27%，含镍量为73%，在连续电沉积过程中，其组分质量分数的变化为1.14%，经测试-1其电阻率为38~41μΩ·cm，最大的

3、磁导率为0.172mH·m，饱和磁感应强度为Bs为1.093T，剩磁Br为0.0088T，具有较好的软磁性能，经反复多次弯曲和180°对折，不发生断裂，具有良好的韧性和较小的残余应力。经实验表明，Ni-Fe合金箔电解液的稳定性较好，电解液的均镀能力、深度能力均较高。通过正交实验得到的Ni-Fe-Cr合金箔，通过EDAX能谱分析其Cr含量为3.5℅，经Tafel极化曲线及交流阻抗表明Ni-Fe-Cr合金箔比Ni-Fe合金箔具有更好的耐腐蚀性。采用线性电位扫描、循环伏安法研究了Ni-Fe合金箔、Ni-Fe-Cr合金箔在各种条件下电化学规律。采用了扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XR

4、D）、显微硬度等现代测试手段，对箔层的结构、形貌、硬度进行了检测。结果表明：以上两种合金箔均为面心立方固溶体晶体，晶粒粒径在10nm左右，为典型的纳米晶体结构；箔层表面光亮平滑，无针孔和微裂纹；制得的Ni-Fe合金箔平均硬度值为280Hv，制得的Ni-Fe-Cr合金箔平均硬度值为450Hv，Ni-Fe-Cr合金箔比Ni-Fe合金箔具有更高的硬度值。电沉积合金箔相较传统的机械薄化技术制箔具有一次成型、成本较低、组织细致、厚薄均匀、箔材大小与厚薄可控，能连续化生产、无孔洞和晶粒粗大等缺陷。目前，国内工业电沉积合金箔处于空白，因此，本课题研究电沉积Ni-Fe、Ni-Fe-Cr合金箔具有理论意

5、义及工业价值。关键词：Ni-Fe箔；Ni-Fe-Cr合金箔；电沉积；箔性能IAbstractTheferrousalloyfoilhasalotofpropertiessuchasgoodcorrosionresistance,softmagneticproperty,catalysisandlowthermalexpansionproperties.Itwastookasasspecialprofile,whosepreparationtechnologyhasbecomehotspotinthefieldofmaterialsscienceandelectrochemistryof

6、thiscentury.Inthispaper,thesulfate-chloridesystemoftheelectrodepositedNi-Fealloyfoilwasstudieddeeplybyusingsinglefactorandorthogonalexperiment.AccordingtoHULLexperiment,processparametersofNi-Fealloyfoilelectrolytesolutionweredeterminted.Theeffectsoftechnologyparametersonelectrodepositionalloyfoi

7、lwereexploredbythesinglefactor.2+2+Thetechnologyparameterswerethemoleratioofn(Ni)/n(Fe),theconcentrationofcoordinationagent,currentdensity,temperament,pHvalue.Theoptimalexperimentconditions2+2+wereobtainedbyorthogonalexperim