晶粒细化制备低应力高耐蚀NiW镀层在电子连接器中的应用研究

本文推荐：研究者通过晶粒细化技术成功开发出兼具低微观应力（microscopic stress）和优异耐蚀性能的纳米晶NiW（nc-NiW）镀层，其阻抗值达115.5 kΩ·cm2，较纯Ni镀层提升显著。该镀层通过优化钝化行为（passivation）减少孔隙率，可保护铜基体长达30天，解决了传统Ni/Au双层镀层因Au层减薄导致的应力开裂和基体腐蚀问题。研究为电子连接器（connector）的微型化与成本控制提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过电沉积成功制备了纳米晶NiW（nc-NiW）镀层，并与纯Ni和非晶NiW（a-NiW）镀层进行对比。X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析表明，钨（W）掺杂使晶粒尺寸减小52.5%，而W含量超过16.6 at%时形成非晶结构。晶粒细化显著降低了微观应力和表面粗糙度。

Coatings properties

通过调节电流密度（1-6 A/dm²），制备出W含量3.3-24.7 at%的NiW合金。随着W含量增加，（111）晶面衍射峰向低角度偏移，证实W原子固溶引起晶格膨胀（FCC结构）。AFM显示nc-NiW表面均方根粗糙度（RMS）仅为1.2 nm，远低于a-NiW的5.8 nm。

Conclusion

电化学腐蚀测试表明，nc-NiW在所有测试条件下均表现出最优异的耐蚀性，其阻抗值比纯Ni高两个数量级。环境腐蚀测试中，nc-NiW能保护铜基体30天，而a-NiW在强腐蚀条件下发生卷曲。X射线光电子能谱（XPS）证实nc-NiW表面富含Ni(OH)₂/NiOOH钝化膜，且活性位点密度高，加速了钝化膜形成。实际连接器盐雾测试中，nc-NiW/Au双层镀层保持完整，展现了工业化应用潜力。