进一步研究添加剂（如含硫或氧的有机添加剂）和脉冲沉积及其条件对电镀非晶铁磷合金组成和表面微观结构的影响，以选择合适的有机添加剂，并获得表面颗粒小、无裂缝的镀层。在中试放大实验研究中，研究镀液组成（如主盐、次亚磷酸纳、络合剂、添加剂等）、沉积条件（如镀液pH、阴极电流密度、温度等）和阴阳极面积比例等对镀层结构（组成和结构）、电流效率和沉积速率的影响，优化镀液组成和沉积条件并给出合适的开缸镀液配方和沉积条件。研究镀液各成分在沉积过程的变化规律，提出镀液的补加方案和累积产物（如硫酸纳等）的分离方案。研发出一种性能上与镀镍层接近、可替代镍的非晶态铁磷镀层，其生产成本比镍镀层低。拟申请2项国家专利，其中发明专利1项；新技术、新工艺1项；发表专业权威论文2篇。研究成果将通过省级鉴定，达到国内先进水平。

    项目背景和意义

    由于镍镀层具有优良的自钝化能力（耐腐蚀性能好）和装饰性，而作为水龙头镀铬层的底层。而且电镀镍是三种最普通镀种之一，广泛应用到工业上。但是，目前随着原料金属镍和镍盐价格的升高，电镀镍生产成本越来越高，而且镍镀层还会使人的皮肤过敏，欧盟已出台与人体密切接触的商品不能镀镍的政策。因此工业上急待开发一种性能上与镀镍层相似，生产成本低廉的替代镍镀层。本项目在前期研究中研发出一种可替代镍的非晶态铁磷合金镀层，其原子百分比含量铁占在85～65％，余量为磷。镀层的密度和镀态硬度等物理化学性能与镀镍层相似，外观呈银白色，该非晶态铁磷合金镀层与基体（如钢铁、锌合金、铜合金等）的结合力良好。由于电镀铁磷生产的主要原料为铁及其亚铁盐和次亚磷酸钠，成本低、资源丰富，因此生产成本比镀镍层低(降低约25％)。工业上可对现有镀镍生产线进行很小的改造（主要是更换阳极等），即可进行非晶态铁磷合金的电镀生产。通过项目的研发，将电镀铁磷替代电镀镍，既节约资源，又降低了电镀生产成本。这对于提高水暖器材相关企业产品的质量和竞争力，促进社会经济发展具有重要意义。本研究组研发的非晶态铁磷合金电镀层（一种替代镍镀层），将填补国内空白，技术上可达到国内领先水平，镀液和工艺稳定，操作易于控制，镀层外观和物理化学性质与镀镍相近，可在许多场合替代镀镍层。保守估计，若每年全省镀镍的产值50亿元，非晶Fe-P镀层能替代镍层20 %程度，生产成本将降低2.5亿元，而且还没有考虑非晶Fe-P镀层不会使人的皮肤过敏的社会效益。目前在电镀行业各国均重视节约资源和清洁生产，可以预计非晶态铁磷合金电镀层（一种替代镍镀层）将有广阔的产业化前景。

    研究开发的内容及主要创新点

    1.研究开发内容（1）在前期研究的基础上进一步研究添加剂（如含硫或氧的有机添加剂）和脉冲沉积及其条件对电镀非晶铁磷合金组成和表面微观结构的影响，以选择合适的有机添加剂和确定合适的脉冲沉积，并获得表面颗粒小、无裂缝的镀层。（2）在中试放大实验研究中，研究镀液组成（如主盐、次亚磷酸纳、络合剂、添加剂等）、沉积条件（如镀液pH、阴极电流密度、温度等）和阴阳极面积比例等对镀层结构（组成和结构）、电流效率和沉积速率的影响，优化镀液组成和沉积条件并给出合适的开缸镀液配方和沉积条件。（3）在中试放大实验研究中，在建立各成分含量分析的基础上，研究镀液各成分在沉积过程的变化规律，提出镀液的补加方案和累积产物（如硫酸纳等）的分离方案。  2.项目的关键技术、技术难点要使获得的非晶铁磷镀层耐腐蚀性能与镀镍层接近，必须获得表面颗粒小、无裂缝的镀层，以提高镀层的耐腐蚀性能。因此，研究镀液添加剂对合金微观结构的影响，以选择合适的有机添加剂并获得表面颗粒小、无裂缝的镀层是项目研究的关键和技术难点。  3.研究开发的主要创新点（1）提出一种水龙头用替代镍镀层，即电镀非晶铁磷合金镀层。该镀层性能上与镀镍层相似，可达到节约资源（不使用镍及其盐），降低生产成本的目的。（2）重点研究镀液添加剂对非晶铁磷合金镀层微观结构的影响，从而改善镀层的微观结构，得到合适的有机添加剂。主要进行中试放大实验，并研究中试实验的镀液组成和沉积条件及镀液的补加方案和累积产物（如硫酸纳等）的分离方案，这是项目研究的特色之处。总之，项目将攻克电沉积非晶铁磷合金的关键技术，研发出一种可替代镍的非晶态铁磷合金镀层。

    主要技术指标

    电镀非晶铁磷合金可对现有镀镍工艺生产线更换阳极（用铁代替镍等）的改造即可进行。生产成本比镀镍低25％，可在钢铁、铜合金、锌合金等基体上施镀，而且镀层与基体结合力优良。具体技术指标如下：（1）非晶铁磷合金镀层含铁的原子百分数85～65％，余量为磷。（2）镀层外观呈银白色，平整光滑，与基体结合力很好。（3）在3.5 wt %氯化钠中盐雾实验表明，将铁磷合金替代镍镀层的水龙头组合镀成品与相应的镀镍水龙头组合镀成品耐腐蚀性能接近，即抗盐雾实验24小时不变色。（4）镀液稳定性能好，镀液可进行长时间的反复施镀，并且容易维护。(6)该电镀液中没有使用重金属离子或有毒物质，生产过程环保

    产业化前景及经济社会效益

    本研究组开发的一种非晶态铁磷合金电镀层（替代镍镀层）属国内空白，是电镀领域的一项新技术。由于镍镀层生产成本高，而且会使人皮肤过敏，该非晶铁磷合金镀层将在很多与人体密切接触的电镀产品上替代镀镍层。目前在电镀行业各国均重视节约资源和清洁生产，可以预计非晶态铁磷合金电镀层（一种替代镍镀层）将有广阔的产业化前景。保守估计，若福建省每年镀镍的产值5亿元，非晶Fe-P镀层能替代镍层20 %程度，生产成本将降低0.25亿元，其直接的经济效益是很大的。

    成果提供形式

    拟申请2项国家专利，其中发明专利1项；新技术、新工艺1项；发表专业权威论文2篇。研究成果将通过省级鉴定，达到国内先进水平。

    研究开发方案和技术路线

    现有研究开发基础和已具备的条件

    1.电镀非晶态铁磷合金的技术路线基体钢铁、锌合金、黄铜等基体经过镀前处理（如机械抛光、碱性除油、酸蚀、水洗等），得到可进行电镀的基体，然后进行电镀，得到非晶态铁磷合金，最后经过水洗、干燥等得到成品。  2.研究开发方案  (1)拟采用传统电镀实验和电化学技术（如伏安技术、阶跃技术、阻抗技术等）并配合扫描电镜(SEM)、X射线能量分散谱(EDS)等研究添加剂（如含硫或氧的有机添加剂）脉冲沉积及其条件对电镀非晶铁磷合金组成和表面微观结构的影响，以选择合适的络合剂和有机添加剂。对于镀层耐腐蚀性能将在典型的腐蚀介质中采用盐雾实验、浸泡实验和电化学技术（如阳极极化和阻抗技术）进行综合评价。  (2)在中试放大实验研究中，拟用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、原子发射等离子耦合谱(ICP)、化学容量分析等研究镀液组成（如主盐、次亚磷酸纳、络合剂、添加剂等）、沉积条件（如镀液pH、阴极电流密度、温度等）和阴阳极面积比例等对镀层结构（组成和结构）、电流效率和沉积速率的影响，优化镀液组成和沉积条件并给出合适的镀液配方（开缸型）和沉积条件。(3)在中试放大实验研究中，在建立各成分含量分析的基础上，拟采用化学容量分析、原子发射等离子耦合谱等研究镀液中各成分在沉积过程的变化规律，提出镀液的补加方案（补加型）和累积产物（如硫酸纳等）的分离方案。