.906 北京科技大学学报 第30卷 67.0 (2)抗坏血酸，抗坏血酸作为还原剂，其氧化 66.5 电位(-0.054 V vs SHE)大大负于Fe2+氧化电位 66.0 (0.771 V vs SHE).另外抗坏血酸存在着烯醇式结 65.5 构，其反应活化能低，与十3价铁离子之间发生的氧 化还原速度相当快，表现出较好的稳定性0].同 65.0 时，抗坏血酸又可与氧反应使镀液中的溶解氧含量 64.5 减少，从而抑制了镀液中Fe2+的氧化.抗坏血酸同 64.0 Fe3+和02反应时，它被氧化成去氢抗坏血酸，后者 63.5 10 15 必 在电解处理或施镀时又可还原为抗坏血酸，故可重 电沉积时间min 复使用10) 图5电沉积时间与合金镀层中Fe含量的关系 如图7所示，合金镀层Fe含量随着抗坏血酸的 Fig.5 Relation between the time duration of plating and the content 浓度的增大而增加.表明抗坏血酸抑制F2+氧化 of Fe in the alloy film 的作用比较大，稳定了镀液中Fe2+的有效浓度，促 Fe一Ni合金中Fe含量的影响如图6所示，可见合 进了在阴极的放电反应，当抗坏血酸质量浓度大于 金中的Fe含量随氯化亚铈的增加而增加， 0.4gL一时，镀层中铁含量的增幅趋缓，这是因为 1 过量的抗坏血酸在阴极表面的吸附作用增强了阴极 方 极化，阻碍了F2+的沉积，导致镀层的铁含量增加 放缓.从因瓦合金成分考虑，在镀液中添加0.2~ 69 68 0.3gL一1抗坏血酸即可满足要求. 675 67 67.0 出 d°66.5 0.2 0.4 0.6 0.8 65.5 氧化亚铈添加量/(gL) 65.0 图6氯化亚铈添加量与合金镀层中Fe含量的关系 64.5 Fig-6 Relation between the concentration of CeCls and the content 64.0 of Fe in the alloy film 0 0.2 0.4 0.6 0.8 CHO/(gL-) 氯化亚铈是一种稀土无机化合物，它作为Fe一 图7抗坏血酸添加量与合金镀层中Fε含量的关系 Ni合金镀液的添加剂是利用了稀土元素的特性· Fig-7 Relation between the concentration of ascorbic acid and the 由于稀土Ce元素具有可变价态，可呈十4和+3价 content of Fe in the alloy film 态，利用它们在电极上的氧化还原反应，并与溶液中 2.7 的02作用，便可以将Fe+氧化成Fe3+的量减到最 电沉积因瓦合金工艺参数的确定及验证性实 验结果 小.这是因为C®+离子很容易在阴极上吸附并还 在电沉积因瓦合金工艺正交试验基础上[]，分 原为Ce3+离子，而Ce的稳定价态是十4价，因此 析研究了Fe2+/N2+摩尔比、pH值、电流密度、镀液 Ce3+可将Fe3+还原为Fe2+,自己被氧化为Ce+,如 温度及沉积时间对因瓦合金成分的影响，通过对各 此循环往复，便减少了镀液中Fe3+离子的浓度). 工艺因素进行优化组合，确定最佳工艺条件为： 随着稀土添加剂CCl3加入量的增加，抑制Fe+离 Fe2+/N2+摩尔比为0.75，氯化亚铈0.2gL1,抗 子氧化的作用增加，使得Fe2+的传质过程加快，提 坏血酸0.2gL-1,pH=3.7,电流密度为2Adm-2, 高了在阴极上还原反应速度，也就增加了合金薄膜 镀液温度为60℃，沉积时间为l0min. 中的铁组分含量，但实验证明镀液中氯化亚铈添加 按上述确定的最佳工艺条件重新施镀，得到光 量过高时，合金因Fe含量过高而发脆，难以获得完 亮、平滑类似因瓦合金成分的镀层，其Fe和Ni质量 整的薄膜.当添加量为0.2一0.4gL-1即可达到因 分数分别为61.8%~62.1%和37.9%~38.1%，且 瓦合金成分要求， 双面镀层厚度约为12~15m,由图8所示的TEM图5 电沉积时间与合金镀层中 Fe 含量的关系 Fig．5 Relation between the time duration of plating and the content of Fe in the alloy film Fe－Ni 合金中 Fe 含量的影响如图6所示．可见合 金中的 Fe 含量随氯化亚铈的增加而增加． 图6 氯化亚铈添加量与合金镀层中 Fe 含量的关系 Fig．6 Relation between the concentration of CeCl3and the content of Fe in the alloy film 氯化亚铈是一种稀土无机化合物‚它作为 Fe－ Ni 合金镀液的添加剂是利用了稀土元素的特性． 由于稀土 Ce 元素具有可变价态‚可呈＋4和＋3价 态‚利用它们在电极上的氧化还原反应‚并与溶液中 的 O2 作用‚便可以将 Fe 2＋氧化成 Fe 3＋的量减到最 小．这是因为 Ce 4＋ 离子很容易在阴极上吸附并还 原为 Ce 3＋ 离子‚而 Ce 的稳定价态是＋4价‚因此 Ce 3＋可将 Fe 3＋还原为 Fe 2＋‚自己被氧化为 Ce 4＋‚如 此循环往复‚便减少了镀液中 Fe 3＋离子的浓度［9］． 随着稀土添加剂 CeCl3 加入量的增加‚抑制 Fe 2＋离 子氧化的作用增加‚使得 Fe 2＋的传质过程加快‚提 高了在阴极上还原反应速度‚也就增加了合金薄膜 中的铁组分含量．但实验证明镀液中氯化亚铈添加 量过高时‚合金因 Fe 含量过高而发脆‚难以获得完 整的薄膜．当添加量为0∙2～0∙4g·L －1即可达到因 瓦合金成分要求． （2） 抗坏血酸．抗坏血酸作为还原剂‚其氧化 电位（－0∙054V vs SHE）大大负于 Fe 2＋ 氧化电位 （0∙771V vs SHE）．另外抗坏血酸存在着烯醇式结 构‚其反应活化能低‚与＋3价铁离子之间发生的氧 化还原速度相当快‚表现出较好的稳定性［10］．同 时‚抗坏血酸又可与氧反应使镀液中的溶解氧含量 减少‚从而抑制了镀液中 Fe 2＋的氧化．抗坏血酸同 Fe 3＋和 O2 反应时‚它被氧化成去氢抗坏血酸‚后者 在电解处理或施镀时又可还原为抗坏血酸‚故可重 复使用［10］． 如图7所示‚合金镀层 Fe 含量随着抗坏血酸的 浓度的增大而增加．表明抗坏血酸抑制 Fe 2＋ 氧化 的作用比较大‚稳定了镀液中 Fe 2＋的有效浓度‚促 进了在阴极的放电反应．当抗坏血酸质量浓度大于 0∙4g·L －1时‚镀层中铁含量的增幅趋缓‚这是因为 过量的抗坏血酸在阴极表面的吸附作用增强了阴极 极化‚阻碍了 Fe 2＋的沉积‚导致镀层的铁含量增加 放缓．从因瓦合金成分考虑‚在镀液中添加0∙2～ 0∙3g·L －1抗坏血酸即可满足要求． 图7 抗坏血酸添加量与合金镀层中 Fe 含量的关系 Fig．7 Relation between the concentration of ascorbic acid and the content of Fe in the alloy film 2∙7 电沉积因瓦合金工艺参数的确定及验证性实 验结果 在电沉积因瓦合金工艺正交试验基础上［7］‚分 析研究了 Fe 2＋／Ni 2＋摩尔比、pH 值、电流密度、镀液 温度及沉积时间对因瓦合金成分的影响．通过对各 工艺因素进行优化组合‚确定最佳工艺条件为： Fe 2＋／Ni 2＋摩尔比为0∙75‚氯化亚铈0∙2g·L －1‚抗 坏血酸0∙2g·L －1‚pH＝3∙7‚电流密度为2A·dm －2‚ 镀液温度为60℃‚沉积时间为10min． 按上述确定的最佳工艺条件重新施镀‚得到光 亮、平滑类似因瓦合金成分的镀层‚其 Fe 和 Ni 质量 分数分别为61∙8％～62∙1％和37∙9％～38∙1％‚且 双面镀层厚度约为12～15μm．由图8所示的 TEM ·906· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷