D0I:10.13374/1.issm100103.2008.08.010 第30卷第8期 北京科技大学学报 Vol.30 No.8 2008年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2008 电沉积因瓦合金镀层成分的影响因素 卢 琳)刘天成)李鹏)章愫) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)钢铁研究总院安泰科技股份有限公司，北京100081 3)北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要采用电沉积方法在硫酸盐体系中制得了Fe一N合金镀层.研究了Fe2+与N2+的摩尔比、氯化亚铈浓度、抗坏血酸浓 度、镀液温度、H,阴极电流密度和电沉积时间对镀层铁含量的影响规律，确定了适宜电沉积因瓦合金的最佳工艺条件，并采 用EDS,XRD和TEM对所得镀层进行了分析·验证性实验结果表明，制备的镀层具有与因瓦合金相似的成分，其Fe和Ni质 量分数分别为61.8%~62.1%和37.9%~38.1%，它是由单一的纳米晶Y固溶体组成 关键词铁镍合金：因瓦合金：电沉积：纳米晶 分类号TG132.2+71 Influences of process parameters on the composition of an electrodeposited invar alloy coating LU Lin.LIU Tiancheng?).LI Peng),ZHANG Su 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Advanced Technology &Materials Co.Ltd.,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China 3)School of Materials Science and Engineering.Beihang University.Beijing 100083.China ABSTRACT A Fe-Ni alloy coating was prepared in a sulfate bath by electrodeposition.The influences of process parameters.such as Fe+/Ni2+molar ratio.CeCl3 concentration.ascorbic acid concentration,bath temperature,pH.cathodic current density and deposi- tion time,on the ferrous content in the coating were studied.An optimum process condition was determined for the electrodeposition of invar alloy.The coating obtained under the optimum condition was analyzed by EDS.XRD and TEM.The results showed that the mass fractions of Fe and Ni in the coating were61.8%62.1%and378.1respectively.similar to those of invar alloy. and the coating was solely composed of nanocrystalline 7 solid solution. KEY WORDS Fe-Ni alloy:invar alloy:electrodeposition:nanocrystalline 因瓦合金(Fe-36%Ni)具有低的热膨胀系数， 负的Fe(E°=一0.44 V vs SHE)反而比电位较正的 主要应用于HDTV和CRT显像管的荫罩板材料. Ni(E=一0.25 V vs SHE)优先析出，使合金成分不 由于目前生产因瓦合金的方法多是通过锻压和轧延 易控制，另外，不同的电沉积参数，如镀液成分、电 成型，加工难度大，且成本高，电沉积法具有流程 流密度、镀液温度、pH和添加剂也对合金成分有很 短，操作温度低，合金成分、厚度容易控制等优点，特 大影响).由于因瓦合金的物理特性，如硬度、电 别是电沉积纳米晶因瓦合金材料在物理、化学性能 阻和热膨胀系数与因瓦合金的成分密切相关，因此 上表现出更优异的性能]，因此电沉积技术为替 控制好电沉积层成分是制备高品质因瓦合金材料的 代因瓦合金的传统加工方法提供了一条新思路，具 关键.在此，本文着重探讨Fe2+/N2+摩尔比、电流 有很好的应用前景， 密度、镀液pH值、温度、电沉积时间以及稳定剂氯 FeNi合金电沉积属于异常共沉积]，电位较 化亚铈和抗坏血酸对FeNi合金铁含量的影响及 收稿日期：2007-07-07修回日期：2007-09-13 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(N。.2003AA30251);北京市科技计划资助项目(N。,D0405003040121) 作者简介：卢琳(1977-)，女，讲师，硕士，Emal:lulin315@yahoo:com-en电沉积因瓦合金镀层成分的影响因素 卢 琳1） 刘天成2） 李 鹏1） 章 愫3） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 钢铁研究总院安泰科技股份有限公司‚北京100081 3） 北京航空航天大学材料科学与工程学院‚北京100083 摘 要 采用电沉积方法在硫酸盐体系中制得了 Fe－Ni 合金镀层．研究了 Fe 2＋与 Ni 2＋的摩尔比、氯化亚铈浓度、抗坏血酸浓 度、镀液温度、pH、阴极电流密度和电沉积时间对镀层铁含量的影响规律‚确定了适宜电沉积因瓦合金的最佳工艺条件‚并采 用 EDS‚XRD 和 T EM 对所得镀层进行了分析．验证性实验结果表明‚制备的镀层具有与因瓦合金相似的成分‚其 Fe 和 Ni 质 量分数分别为61∙8％～62∙1％和37∙9％～38∙1％‚它是由单一的纳米晶 γ固溶体组成． 关键词 铁镍合金；因瓦合金；电沉积；纳米晶 分类号 TG132∙2＋71 Influences of process parameters on the composition of an electrodeposited invar alloy coating LU Lin 1）‚LIU Tiancheng 2）‚LI Peng 1）‚ZHA NG Su 3） 1） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） Advanced Technology ＆ Materials Co．Ltd．‚Central Iron and Steel Research Institute‚Beijing100081‚China 3） School of Materials Science and Engineering‚Beihang University‚Beijing100083‚China ABSTRACT A Fe-Ni alloy coating was prepared in a sulfate bath by electrodeposition．T he influences of process parameters‚such as Fe 2＋／Ni 2＋ molar ratio‚CeCl3concentration‚ascorbic acid concentration‚bath temperature‚pH‚cathodic current density and deposi￾tion time‚on the ferrous content in the coating were studied．An optimum process condition was determined for the electrodeposition of invar alloy．T he coating obtained under the optimum condition was analyzed by EDS‚XRD and T EM．T he results showed that the mass fractions of Fe and Ni in the coating were61∙8％－62∙1％ and37∙9％－38∙1％‚respectively‚similar to those of invar alloy‚ and the coating was solely composed of nanocrystallineγsolid solution． KEY WORDS Fe-Ni alloy；invar alloy；electrodeposition；nanocrystalline 收稿日期：2007-07-07 修回日期：2007-09-13 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（No．2003AA30251）；北京市科技计划资助项目（No．D0405003040121） 作者简介：卢 琳（1977－）‚女‚讲师‚硕士‚E-mail：lulin315＠yahoo．com．cn 因瓦合金（Fe－36％Ni）具有低的热膨胀系数‚ 主要应用于 HDTV 和 CRT 显像管的荫罩板材料． 由于目前生产因瓦合金的方法多是通过锻压和轧延 成型‚加工难度大‚且成本高．电沉积法具有流程 短‚操作温度低‚合金成分、厚度容易控制等优点‚特 别是电沉积纳米晶因瓦合金材料在物理、化学性能 上表现出更优异的性能［1－2］‚因此电沉积技术为替 代因瓦合金的传统加工方法提供了一条新思路‚具 有很好的应用前景． Fe－Ni 合金电沉积属于异常共沉积［3］‚电位较 负的 Fe（ E 0＝－0∙44V vs SHE）反而比电位较正的 Ni（ E 0＝－0∙25V vs SHE）优先析出‚使合金成分不 易控制．另外‚不同的电沉积参数‚如镀液成分、电 流密度、镀液温度、pH 和添加剂也对合金成分有很 大影响［4－6］．由于因瓦合金的物理特性‚如硬度、电 阻和热膨胀系数与因瓦合金的成分密切相关‚因此 控制好电沉积层成分是制备高品质因瓦合金材料的 关键．在此‚本文着重探讨 Fe 2＋／Ni 2＋摩尔比、电流 密度、镀液 pH 值、温度、电沉积时间以及稳定剂氯 化亚铈和抗坏血酸对 Fe－Ni 合金铁含量的影响及 第30卷 第8期 2008年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．8 Aug．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．08．010