电镀铁族元素合金纳米晶制备及应用探讨

1.工艺特点

镍、钴、铁是三种常见的铁族元素，镍基、钴基、铁基合金常用作磁性材料。纳米微晶磁性材料有利于实现开关电源、传感器、变压器、磁记录装置等器件的小型化、轻量化和多功能化。Ni-Fe纳米合金能改善高温磁性，可以由直流电沉积方法或脉冲电沉积法制备，其晶粒大小和晶体结构取决于合金镀层中的铁含量。Ni-Co合金在装饰、耐蚀、磁记录等领域应用广泛。采用高速喷射电沉积方法，利用较高的电流密度，在阴极上得到很高的过电势，从而制备出纳米晶。Co-Fe合金也是一种磁性材料，用阳极氧化铝模板，采用交流电沉积法制备出的Co-Fe合金纳米线，在铁的质量分数为50%～60%时具有高的矫顽磁性（1.7×10⁵A/m）。Ni-Co-Fe合金纳米晶软磁膜和纳米线也可以分别用脉冲电沉积法和阳极氧化铝模板法制备。

2.镀液组分及工艺条件

电镀铁族元素合金纳米晶的镀液组分及工艺条件见表7-11。

表7-11 电镀铁族元素合金纳米晶的镀液组分及工艺条件

3.镀液中各成分的作用(www.xing528.com)

1）镍盐、钴盐、铁盐是镀液中的主盐，金属离子之间的浓度比是合金纳米晶组分的主要影响因素。随着钴在镍钴合金中含量的提高，晶粒尺寸减小，从24nm降至14nm。

2）硼酸是缓冲剂，其缓冲作用在一定pH值范围内有效。其质量浓度一般为25～50g/L。含量过低时缓冲作用不明显，pH值不稳定，易发生针孔；含量过高时会结晶析出，浪费药品且影响镀层质量。

3）十二烷基硫酸钠是润湿剂，糖精是晶粒细化剂。

4.工艺条件的影响

（1）喷射电流密度 喷射电沉积镍钴合金时，随电流密度增加，合金镀层中的钴含量降低。

（2）脉冲电沉积参数 脉冲电沉积Co-Ni-Fe合金时，旋转圆盘电极转速为1000r/min。平均电流密度增加时，合金组分基本不变，铁含量略有降低，而钴含量有所上升。占空比的变化对合金组分没有明显影响。