影响复合电镀层中微粒复合量的因素摘要：镀层中微粒的含量对复合镀层的性能有着重要的影响。本文综述了复合电镀中微粒复合量的影响因素，包括镀液中微粒含量、微粒尺寸、表面活性剂、电流、pH、镀液搅拌强度等，阐述了各因素对微粒沉积量的作用规律。关键词：复合镀层；电沉积；微粒；影响因素中图分类号：TQ153.2文献标志码：A文章编号：1004–227X(2011)10–0009–041·前言在电镀溶液中加入非水溶性微粒，使微粒与基质金属共沉积在基体上的镀层称为复合镀层，或称为分散镀层、弥散镀层、金属陶瓷[1]。复合电镀层通常具有很高的强度、硬度和耐磨性。复合电沉积的最大特点是在保持基质金属性质的基础上，辅以复合相的特性，对基质金属进行强化或改性，从而使复合镀层的功能具有相当宽的自由度[2]。微粒的植入，可强化镀层的机械性能和耐蚀性。复合镀层的性能不仅取决于基质金属和微粒的种类，而且与镀层中的微粒含量及其在镀层中的分布状态密切相关。影响镀层中微粒含量的因素很多，本文对镀液中微粒含量、微粒尺寸、表面活性剂、电流、pH、镀液搅拌强度等对镀层中微粒含量的影响进行了详细综述。2·影响因素2.1镀液中微粒含量的影响一般镀液中微粒含量越高，即微粒的悬浮量越大，单位时间内通过搅拌等作用输送到阴极表面的微粒数也越多，微粒进入镀层的概率也就越大。因此，当搅拌强度适宜时，随镀液中微粒含量增大，复合镀层中的微粒含量通常也会增大，直至趋近某一极限值。IkramulHaq等[3]研究了镀液中微粒含量对Ni/SnO2复合镀层中微粒含量的影响。结果表明，镀层中SnO2的含量随镀液中SnO2含量的增大而增大，直至极限值。AlainRobin等[4-6]对Cu/Nb、Ni–Co/SiC及Ni/TiO2复合镀层的研究均符合此规律。但镀液中微粒浓度过高也会导致镀层中微粒含量降低。杜宝中等[7]在研究石墨微粒与Ni–P的复合沉积时便得出这一结论，这是因为当镀液中微粒悬浮量越大时，单位时间内输送到阴极表面的微粒数量越多，微粒进入镀层的概率也越大，但随镀液中微粒质量浓度的进一步增大，微粒易发生团聚现象，难以沉积在阴极表面。2.2微粒尺寸及形状的影响微粒尺寸对沉积量有较大的影响。一方面，粒径较小的微粒比粒径较大的微粒更容易均匀地悬浮于镀液中，而微粒能否充分悬浮直接影响其共沉积量；另一方面，粒径较大的微粒在电极表面上被电沉积的金属嵌合所需时间也较长，处于阴极表面的微粒在未被金属镀层嵌牢以前，有可能又被流体冲回镀液本体。因此，粒径较大的微粒与金属共沉积较难[8]。张兴等[9]在研究Cu/石墨复合镀层时发现，石墨微粒粒径越小(1~5μm)，镀层中石墨的含量越高。他们还指出这是因为电沉积过程中石墨微粒越细，越能均匀地悬浮于溶液中，在溶液中的活性位也越高，其表面电位的升高使粒子间产生较大的静电斥力，进而使石墨微粒在溶液中形成一种悬浮、稳定的状态，有利于石墨在镀层中的复合。AbouzarSohrabi等[10]在瓦特镀镍液(由250g/LNiSO4·7H2O、30g/LNiCl2·6H2O和40g/LH3BO3组成)中加入40g/L不同粒径的SiC微粒，在5A/dm2下电镀30min，分析所得镀层成分时发现，随着颗粒粒径的增大，镀层中颗粒的体积分数增加，但单位体积中颗粒的个数下降。除微粒粒径外，微粒的形态也会影响复合共沉积量。A.AbdelAal等[11]分别采用棒状、球状的纳米SiC获得了Ni–W–P/SiC复合镀层。结果显示，复合镀层中微粒的复合量随镀液中微粒含量的增大基本上呈线性增加，相同条件下棒状SiC的沉积量高于球状SiC。2.3表面活性剂的影响表面活性剂对复合电沉积的影响主要通过改变镀液中微粒的荷电状态及润湿性来体现。阳离子型表面活性剂可吸附在微粒表面，使微粒带正电，促使微粒向阴极移动，从而促进微粒与金属的共沉积[12]，但表面活性剂浓度过高时，微粒表面的电荷数过大将引起微粒之间的相互排斥，使微粒在镀层中的复合量降低。L.Chen等[13]研究了阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶(HPB)对粒径为0.8μm的Al2O3微粒在含0.1g/L十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)的瓦特镀镍液中的复合电沉积的影响，结果表明，当镀液中HPB的含量达到某一浓度时，微粒的复合量急剧增大，随后趋于稳定。该结果与H.Gül等[14]在...