[發明專利]一種Fe-Ni/ZrO2納米復合材料的電沉積制備方法

在審

• 申請號: 201810003343.1
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108221012A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 劉峰;花育聰;林為彤;石淼;張珂兒;李輝
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/18;C25D5/36;C25F1/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種Fe?Ni/ZrO₂納米復合材料的電沉積制備方法，總結了現有Fe?Ni/ZrO₂復合電沉積的各種工藝，提供系統、全面、可行的復合電沉積方法。復合電沉積過程由鍍液配置、第二相粒子溶入鍍液、陰陽極板表面處理、設定外場參數和電流參數、鍍后處理組成。采用兩種電解液溶劑，分別是去離子水和乙二醇；電解液體系依據電解質則可分為硫酸鹽體系和氨基磺酸鹽體系；采用的電流參數分為：直流電沉積、脈沖電沉積和換向脈沖電沉積。優越性：(1)鍍層質量高，表面光亮，無明顯剝落或氣孔等缺陷；(2)第二相粒子在鍍層中分布彌散，不出現明顯團聚現象；(3)由于ZrO₂第二相粒子的作用，鍍層耐磨性和表面硬度較同成分Fe?Ni合金提升。

技術領域

本發明屬于電化學領域，屬于一種金屬復合電沉積方法，涉及一種Fe-Ni/ZrO₂納米復合材料的電沉積制備方法。

背景技術

復合電沉積是電沉積技術的一個分支，是指在普通電沉積鍍液體系中引入第二相納米粒子，與鍍液中的金屬離子共同沉積成為鍍層的過程，在工藝參數控制得當的前提下，復合電沉積可以制備高性能的納米復合材料。依據引入的第二相粒子不同，對材料性能會有不同的提升效果。目前常用的第二相粒子主要有ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄、SiC、BN、InO₂以及一些有機高分子材料。

在Fe-Ni合金中引入ZrO₂納米粒子制備復合材料，具有以下優點：(1)顯著提升材料的硬度和耐磨性，能夠延長零件壽命并滿足特殊環境的需求；(2)ZrO₂粒子在薄膜中的最大溶解度達到了驚人的36％，參數可調范圍廣闊；(3)ZrO₂粒子為材料帶來優異的熱穩定性和化學穩定性；(4)ZrO₂膨脹系數及彈性模量與Ni基、Fe基等納米晶基體相似，與基體金屬的潤濕性良好，力學性能匹配優良。基于以上幾點，Fe-Ni/ZrO₂在提升材料的硬度等力學性能方面，具有良好的發展前景。

然而目前Fe-Ni/ZrO₂的復合電沉積也存在諸多問題，首先是目前鍍液體系紛繁復雜，各電沉積方法差異巨大，且制得Fe-Ni/ZrO₂鍍層質量參差不齊，目前尚沒有相關專利；其次是缺乏鍍液均勻化手段，使得制得鍍層缺陷較多，性能不佳；最后是缺乏有效的第二相粒子分散手段，很容易造成鍍層中第二相粒子團聚，嚴重影響材料性能。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種Fe-Ni/ZrO₂納米復合材料的電沉積制備方法，提供系統、全面、可行的復合電沉積方法，制備具有較好性能的Fe-Ni/ZrO₂納米復合材料。

技術方案

一種Fe-Ni/ZrO₂納米復合材料的電沉積制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、配置電解鍍液：電解鍍液中的電解液溶劑為離子水或乙二醇，電解質為硫酸鹽體系或氨基磺酸鹽體系；所述電解鍍液pH根據鍍液配方不同為1.5～2.5；

步驟2：以惰性陽極Ti為惰性陽極，以活性陽極Fe-Ni合金為活性陽極；以4K拋光的304不銹鋼板為陰極則；