电镀Cu-Mo-Ni 合金的可行性分析

李远会， 万明攀， 黄碧芳， 张晓燕， 郭忠诚

（1.昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明650039；2.贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳550003）

0 前言

Cu-Mo假合金材料可用作电触头材料［1］。钼合金的制备方法主要是粉末冶金及其衍生工艺［2］。生产实践证明：电镀法能保证含银合金电接触元件的质量［3］，但镀液往往含有氰化物，且银资源稀缺、昂贵。随着社会推崇节约环保理念，无银铜基电接触新材料必将成为重要的研究对象。镍可以改善铜基电接触材料的质量和使用性能［4］。目前，电镀制备Cu-Mo-Ni合金材料还未见报道。本文拟从热力学角度分析电镀Cu-Mo-Ni合金的可行性。

1 Cu-H2O体系下E-pH图

表1为T=298K，Cu-H2O 体系中主要考虑的反应及根据反应组分的热力学数据［5］导出的E-pH表达式。

表1 Cu-H2O 体系中主要反应和平衡条件

图1为Cu-H2O系E-pH图。图1中，a-①-②线围成的较宽区域里，无论酸性或碱性Cu2+水溶液中均能电镀金属Cu。本文热力学分析只限于E-pH图中电镀金属或合金的区域，a、b直线分别表示标准状态下H2、O2的平衡线，涉及的相关离子浓度均为0.1mol／L。

图1 Cu-H2O系E-pH图

2 Ni-H2O 体 系 下E-pH图

表2为T=298K，Ni-H2O 体系中主要考虑的反应及根据反应组分的热力学数据［6］导出的E-pH表达式。

表2 Ni-H2O 体系中主要反应和平衡条件

图2为Ni-H2O系E-pH图。图2 中，a-①-②线围成的区域里，Ni能从Ni2+水溶液中析出。但此区域相对狭窄，容易引起析氢、渗氢或电沉积氢氧化物胶体。

图2 Ni-H2O系E-pH图

3 Mo-H2O体系下E-pH图

Mo-H2O 体系水溶液的化学性质较为复杂，本文考虑该体系存在的物质主要有Mo、MoO2、及。表3为T=298 K，Mo-H2O 体系中主要考虑的反应及根据反应组分的热力学数据［7］导出的E-pH表达式。

图3为Mo-H2O系E-pH图。图3中，a析氢平衡线在Mo的平衡线上方，说明Mo不能从水溶液中析出。参照文献［8］，将图1和图3简单叠合，得到如图4所示的Cu-Mo-H2O系EpH 叠合图。图4 中，a析氢平衡线上方无Cu-Mo共沉积稳定区域。所以，水溶液不能电镀Cu-Mo 假合金。但在Ni2+的诱导作用下，水溶液能析出Ni-Mo合金。

图3 Mo-H2O系E-pH图

表3 Mo-H2O 体系中主要反应和平衡条件

图4 Cu-Mo-H2O系E-pH 叠合图

因缺少Cu-Ni固溶体的热力学数据，将图1和图2叠合，得到如图5所示的Cu-Ni-H2O系E-pH叠合图。由图5可知：Cu-Ni合金能从图2中a-①-②线围成的热力学稳定区域内正常共沉积析出。

图5 Cu-Ni-H2O系E-pH 叠合图

4 结论

在Cu2+、Ni2+水溶液中，Cu和Ni在热力学稳定区能正常共沉积析出。Cu-Mo 假合金不能在水溶液中析出，但Ni-Mo 合金能在水溶液中诱导共沉积析出。因此，电镀法制备Cu-Mo-Ni合金是可行的。

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