[發明專利]一種具有熱力學各向異性的金屬材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811090322.4
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109112580A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 張蕓;王靖;董培培;張星星
• 申請（專利權）人: 蘇州昕皓新材料科技有限公司
• 主分類號: C25D3/00
• 分類號: C25D3/00;C25D3/38
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 翁德億

一種具有熱力學各向異性的金屬材料，Z軸方向的硬度和X、Y軸方向硬度存在明顯的差異，Z軸方向的蝕刻量是X軸或Y軸方向的蝕刻量的2~5倍，Z軸方向熱膨脹系數為50×10^?6/K?1000×10^?6/K，X軸或Y軸方向熱膨脹系數為5×10^?6/K?100×10^?6/K。其制備方法如下，首先，稱取金屬電鍍鹽類作為電鍍的金屬主鹽，并選用對應的酸作為導電劑，將金屬主鹽與導電劑混合作為電鍍基礎溶液；然后，稱取一定量的電鍍添加劑；接著，將電鍍添加劑與電鍍基礎溶液混合，配制成對應金屬體系的電鍍溶液；最后，采用直流電鍍工藝，將電鍍樣品在一定的電流密度下電鍍。該金屬材料具有良好的熱力學各向異性，尤其在熱膨脹系數及抗蝕刻性方面明顯。

技術領域

本發明屬于金屬材料學領域，具體而言涉及一種熱力學特性具有明顯各項異性的金屬材料及實現具有各向異性特性的金屬材料制備方法。

背景技術

單晶體在不同取向上性能差異較大，表現為各向異性，而金屬材料不會表現出“各向異性”。實際金屬材料往往是多晶體，各晶粒取向不同，整體上表現出各向同性（偽各向同性）。經過加工的金屬各晶粒取向趨于一致，表現出各向異性。如軋制（尤其是熱軋厚）鋼板，往往由于其晶粒纖維隨著軋制的方向而延展，沿軋制方向和垂直軋制方向會表現出各向異性。比如鋼板在軋制方向和垂直于軋向上力學性能差別很大。

大部分金屬都是一種多晶，所以通常不具有明顯的各向異性，而對于機加工形成的具有一定各向異性的材料，但由于很難制作那些精細的材料，尤其不能用于微型馬達，微型傳感器領域，所以面對當前工業化精細制作的挑戰，急需要新的各向異性金屬材料去應用到相關領域。

目前在傳感器領域，其核心器件通常都會用到各種各向同性的材料，而在微機電系統，物聯網、智能家居等領域，大量會用到各種傳感器。

發明內容

為克服現有技術中存在的問題，本發明旨在提供一種具有熱力學各向異性的金屬材料及其制備方法，該金屬材料具有良好的熱力學各向異性，尤其在熱膨脹系數及抗蝕刻性方面明顯。這種具有明顯各向異性的材料的制備過程，原料易得，制備路線簡單易行，適合規模化工業生產。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種具有熱力學各向異性的金屬材料，所述金屬材料Z軸方向的硬度和X、Y軸方向硬度存在明顯的差異，其中，所述X和Y軸方向的顯微硬度為160~180HV，所述Z軸方向的硬度為180-250HV；所述Z軸方向的蝕刻量為0.10-0.25g/min，所述X軸和Y軸方向的蝕刻量為0.04-0.08 g/min，相差將近2~5倍；所述Z軸方向熱膨脹系數為50×10^-6/K -1000×10^-6/K，而X軸或Y軸方向熱膨脹系數為5×10^-6/K -100×10^-6/K，相差將近10-20倍；

所述具有熱力學各向異性的金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1）稱取金屬電鍍鹽類作為電鍍的金屬主鹽，并選用對應的酸作為導電劑，將所述金屬主鹽與所述導電劑混合作為電鍍基礎溶液；

步驟2）分別稱取一定量的電鍍添加劑，所述電鍍添加劑主要包括光亮劑、運載劑、整平劑、表面活性劑和抗氧化劑；

步驟3）將所述電鍍添加劑與所述電鍍基礎溶液混合，配制成對應金屬體系的電鍍溶液；

步驟4）采用直流電鍍工藝，將電鍍樣品在一定的電流密度下電鍍，即得。

進一步的，所述電鍍基礎溶液中，所述金屬主鹽的離子濃度為10-100g/L，所述酸的濃度為10-100g/L，實際可以根據離子積進行核算。

進一步的，所述金屬主鹽與所述酸溶液化學試劑均為超純級。