[发明专利]一种面向等离子体镀层电镀液

说明书

技术领域

本发明属于电镀技术领域，特别是一种面向等离子体镀层电镀液。

背景技术

面向等离子体材料(Plasma Facing Materials，PFMs)，即在核聚变反应装置中直接面对等离子体的第一壁(First Wall，FW)和偏滤器(divertor)及限制器(limiter)的护甲材料。面向等离子体材料在正常运行工况下保护第一壁、孔栏和偏滤器部件结构材料免受等离子体逃逸粒子的溅射作用。在异常或瞬态工况下，例如发生等离子体破裂事件时，也对结构材料提供保护。发生等离子体破裂时，等离子体的全部能量在0.1ms的时间内沉积在这些表面材料上，避免对结构材料的损伤。由于面向等离子体材料不承担结构功能，对材料的主要要求是：具有低溅射速率、高热冲击抗力、高热负荷能力、低氚存留量、低活化放射性、低衰变余热。

由于钨具有优良的热性能，是高熔点金属，低蒸汽压，良好的热传导性能，而且随温度的升高热传导性能降低较小，低的滞氢能力，高的物理溅射能量阀值和低的化学溅射活性使钨被认为是理想的面向等离子体元件的护甲材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向等离子体镀层电镀液，使直接面向等离子体的材料表面能够获得一层均匀致密的钨合金镀层。

一种面向等离子体镀层电镀液，其特征在于每升水溶液中含有：钨酸钠30～90g/L、酒石酸钾钠20～80g/L、柠檬酸15～55g/L、硫酸亚铁10～45g/L、抗坏血酸1～3g/L和十二烷基磺酸钠0～0.1g/L。

所述电镀液的优选组成为：钨酸钠65g/L、酒石酸钾钠60g/L、柠檬酸80g/L、硫酸亚铁45g/L、抗坏血酸2g/L和十二烷基磺酸钠0.02g/L。

本发明采用上述电镀液，采用电镀工艺在金属表面形成一种面向等离子体镀层，该镀层具有光洁、均匀、致密和高硬度等优良性能。

采用上述电镀液在金属表面形成面向等离子体镀层的电镀工艺步骤为：

a.电镀液的配制：

先加去离子水，再加入钨酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸、硫酸亚铁、抗坏血酸和十二烷基磺酸钠，按照所列顺序加入每种物质后必须充分搅拌，使其完全溶解，抗坏血酸和十二烷基磺酸钠加入时首先分别在烧杯中将其充分溶解，氨水调节镀液PH值至7.0～9.0，加去离子水定容，加热电镀液后即可施镀；

b.镀件的预处理：除油、除锈、机械磨光、清洗、活化；

c.施镀：镀件预处理后，放到步骤a中配制的电镀液中电镀，镀液温度升至40～90℃，电流密度为2～20A/dm²，镀完后，冲洗、吹干。

电镀所用的阳极为不锈钢，镀层厚度为几十到几百微米。

本发明的优点在于：

1)本发明能在碳钢、合金钢、铜及其合金等基体材料上电镀得到光洁均匀致密的面向等离子体钨合金镀层。

2)本发明中各种化学试剂对环境无污染，镀液组分简单，镀液稳定性好可长期保存，覆盖能力和分散能力好。

3)本发明所采用的电镀工艺电流密度范围宽，温度范围宽，使得工艺简单易于掌握。

4)本发明所获得的钨合金镀层中钨含量占55wt％以上，镀层与基体结合牢固。

具体实施方式

实施例1：

(1)金属工件进行镀前处理：按照常规金属表面的处理方式或按照下述处理步骤：将金属工件放入煮沸的10％氢氧化钠溶液中，碱洗15min，用清水冲洗后再将工件放入15％的稀盐酸中酸洗15min，清水冲洗，用机械方法将表面难以去除的缺陷去除后在超声波中清洗，10％稀盐酸活化，去离子水清洗。

(2)配制电镀液：钨酸钠65g/L、酒石酸钾钠60g/L、柠檬酸40g/L、硫酸亚铁25g/L、抗坏血酸2g/L和十二烷基磺酸钠0.02g/L，将上述成分取所需量按照顺序分别充分溶解在一定量的去离子水中，搅拌均匀，再加去离子水到所需容量，然后用氨水调PH值达8.0。

(3)电镀实施过程：将配好的电镀液升温到70℃，电镀过程中保持PH值稳定在8.0，电流密度10A/dm²。阳极选用不锈钢材料，电镀1h。

在金属表面形成均匀致密的钨合金镀层，镀层厚度为60～70μm。

实施例2：

(1)同实施例1。

(2)配制电镀液：钨酸钠80g/L、酒石酸钾钠45g/L、柠檬酸50g/L、硫酸亚铁40g/L、抗坏血酸1g/L和十二烷基磺酸钠0.1g/L，将上述成分取所需量按照顺序分别充分溶解在一定量的去离子水中，搅拌均匀，再加去离子水到所需容量，然后用氨水调PH值达7.5。