5-38  非晶态镍钨合金电镀工艺

万小波  张 林  周  兰  肖  江

非晶态镍钨合金由于具有长程无序，短程有序，无晶界、无位错，而具有极为优异的化学、物理和机械性能。非晶态镍钨合金镀层的结构致密，硬度高，耐热性好，尤其在高温下耐磨损、抗氧化，更能显示出其优良的自润滑和耐蚀性能。

根据ICF靶材料的具体要求，研究非晶态镍钨合金电镀工艺。以钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)和硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)为主盐，柠檬酸钠(Na₃C₆H₅O₇·H₂O)或柠檬酸铵(NH₃C₆H₅O₇·H₂O)为络合剂，十二烷基硫酸钠和1,4-丁二炔醇为添加剂，在以此构成的镀液中电沉积镍钨合金。通过改变镀液中钨酸钠和硫酸镍的浓度、控制阴极电流密度、镀液pH值及镀液温度，从而控制镀层中W的含量。采用能谱(EDS)分析镀层中各组成的含量，并采用X射线衍射(XRD)分析镀层结构。

研究表明：在相同的镀液组成和工艺条件下，含钨量在28.88%的镍钨合金镀层中，钨原子取代了镍晶格中镍的位置，形成以镍为溶剂，钨为溶质的置换型固溶体。由于W原子半径大于Ni原子半径，在形成固溶体时引起的Ni晶格胀大，使晶面间距增大，由布拉格公式可知，2q 应向偏低方向移动。随着镀层W含量的增加，晶格常数逐渐增大，引起晶格膨胀，发生正畸变，当W含量达44%以上时，镍钨镀层原子的规则排列被破坏，镀层结构由晶态转为非晶态。晶粒尺寸，随镀层含钨量增加的趋势明显下降，晶粒逐渐细化。镍钨合金形成非晶态时有恒定的成分范围，且不随镀液组成改变而变化。

通过对镀液组成、阴极电流密度、镀液pH值及镀液温度的综合评定，确定了非晶态镍钨合金电镀工艺。