本发明属电镀领域。 本发明涉及含铁量较高的非晶态铁镍磷合金电沉积的溶液及工艺。
非晶态合金具有特殊的物理性能和化学性能以及优异的耐腐蚀性能和摩擦学性能。非晶态镍磷合金镀层是非晶合金覆层中常见的一种。它的特点是，达到一定合磷量其耐蚀性优异，晶化后减摩和耐磨性较好，但在非晶态下易产生较严重的粘着磨损。大多数情况下耐磨性不如镀铬层，而且镍价格较高。
在已有的非晶镍铁磷合金电沉积技术中，其电沉积溶液的铁含量少，与镍的相对比例低，所获得的非晶态镍铁磷合金电沉积层的铁含量均很低。例如，高娟、沼田博雄等人关于“非晶镍铁磷合金电沉积”（表面技术Vol.40，No.3，1989）的研究，溶液中硫酸亚铁含量为10g/L，其非晶合金镀层中铁含量仅为0.2%（Wt），他们曾试图提高镀层中的含铁量，但未能获得非晶态合金镀层。Vitkova.S等人在7th.Galvanotech。Symp.（1985，381-6）上发表的“镍-铁-磷非晶态合金电沉积”研究中，摘要报导了溶液成份和工艺条件，特别描述了溶液中次亚磷酸钠含量，电流密度和镀层的磷含量，未提及该非晶态合金的铁含量，但根据其溶液中硫酸亚铁含量（10g/l）及与硫酸镍的比例分析，其非晶合金的铁含量是非常低的。现有非晶态镍铁磷合金电沉积层中铁含量低主要是因为未解决增加镀液中铁含量而引起的Fe3+问题，因此溶液不稳定，Fe3+多导致镀层脆、易脱皮，并有黑色条纹;其次是因为合金镀层中铁含量增大，而磷含量则伴随着下降，不能形成非晶态，由于未解决磷对铁析出的抑制，因此未能实现同时提高非晶态合金镀层中磷和铁含量的问题。而提高镀层中铁含量是提高合金层耐磨性的关键。
本发明的目的是开发一种高铁、高磷的耐磨非晶态铁镍磷合金电沉积层，其非晶态和晶化后的减摩性能、耐磨性能、硬度和热稳定性均分别相应优于非晶态和晶化后的镍磷合金镀层。
本发明耐磨非晶态铁镍磷合金电沉积地特征是该电沉积溶液由以下组份组成：
NiSO4.6H2O 50-200g/l
NiCl2.6H2O 0-100g/l
FeSO4.7H2O 50-150g/l
NaH2PO2.H2O 1-10g/l
H3PO410-40g/l
糖精 2-4g/l
主络合剂 10-80g/l
辅助络合剂 0.1-2g/l
其中所说的主络合剂为下列通式的具有邻位结构的羟基酸类及其盐：
式中：R1-H，OH
R2-H，COOZ
R3-H，CH2-COO2，CHOH-CHOH-CH2OH
Z-H，Na，K
辅助络合剂为苯酚类。
本发明耐磨非晶态铁镍磷合金电沉积的另一特征是在本发明上述成份的电沉积溶液中获得本发明非晶态合金层的电镀工艺规范是：
槽液温度 60-75℃
PH 0.8-1.5
电流密度 5-20A/dm2
无搅拌
本发明电沉积溶液中铁含量高，与镍的比例也高，其组份和配比合理，并添加了有协同效应的主、辅两种络合剂，电流密度范围宽。按本发明可获得含铁量高达40%，含磷量高达17%的非晶态铁镍磷合金沉积层。按本发明，所得合金镀层中的铁含量在在≤40%范围，磷含量在≤17%范围内均可控，即合金镀层中铁、磷含量两参数可控，从而可获得所需要的不同铁、磷含量比的非晶铁镍磷合金沉积层。
环块磨损试验表明，与Ni-P镀层相比，本发明非晶态合金层耐磨性提高了2倍，摩擦系数低20%;400℃晶化后耐磨性高35%，摩擦系数低18%，抗擦伤性高117%。
固定磨料磨损（Taber）试验表明，与Ni-P镀层相比，非晶态下耐磨性提高了60%，400%晶化1小时（400℃/th），600℃/lh和400℃/4h晶化后相应提高了1.5，2.8，1.2倍;同时分别比镀铬层的耐磨性高84%，82%和131%。
本发明的优点是：
1、本发明电沉积溶液成份稳定，工艺范围宽，所得非晶合金镀层铁含量可达40%，磷含量可达17%。表面光亮无裂纹。
2、本发明铁镍磷合金镀层的显微硬度高于镍磷合金。
3、本发明铁镍磷合金镀层的摩擦学性能优于镍磷合金镀层。
4、含磷量相同时，非晶态铁镍磷合金镀层的晶化温度高于非晶态镍磷合金镀层，即前者的热稳定性优于后者。
附图说明：
图1是本发明之铁镍磷非晶合金的X射线衍射曲线。
曲线1 含铁25.0±2.0Wt%，含磷15Wt%
曲线2 含铁25.0±2.0Wt%，含磷12.8Wt%
曲线3 含铁25±2.0Wt%，含磷10.2Wt%
曲线4 含铁25±2.0Wt%，含磷7.0Wt%
实施例1
槽液成份 含量（g/l）
NiSO4，6H2O 70
NiCl2，6H2O 100
FeSO4，7H2O 80
NaH2PO2，H2O 5
H3PO430
糖精 2
洒石酸 20
磷苯二酚 0.5
PHI.4
温度70℃
Dk 10A/dm2
无搅拌
所得合金镀层含Ni75.5Wt%，Fe11.7Wt%，P12.8wt%，镀层表面光亮、X射线衍射测定为非晶态。
实施例2
槽液成份 含量（g/l）
NiSO4.6H2O 80
Nicl2.6H2O 30
FeSO4.7H2O 140
NaH2PO2.H2O 3.5
H3PO425
糖精 4
酒石酸 30
柠檬酸 20
邻苯二酚 1.5
PH1.2 T65℃ DK20A/dm2
无搅拌
所得镀层光亮含Ni48.3Wt%，Fe41.4Wt%，P10.3Wt%为非晶态。
实施例3
槽液成份 含量（g/t）
NiSO4.6H2O 130
FeSO4.7H2O 120
NaH2PO2.H2O 4
H3PO420
酒石酸 30
邻苯二酚 1.0
糖精 4
PH1.3 T75℃ DK13A/dm2
无搅拌
所得镀层光亮，非晶态，含Ni66.0Wt%，Fe23.Wt%，P10.2Wt%。