[發明專利]電沉積制備鎳鈷碳化硅復合鍍層的方法

在審

• 申請號: 202110270066.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112981477A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 闞洪敏;孟媛媛;王曉陽;龍海波;孔令明;陳碩
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/34;C25D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種電沉積制備Ni?Co?SiC復合鍍層的方法：在通風櫥中，將PEI與稱量好的SiC裝入盛有去離子水的燒杯中，利用磁力攪拌、超聲波分散各10?120分鐘，進行預包覆。將稱取好的氯化鎳、硫酸鎳、硫酸鈷、硼酸倒入燒杯中，再在磁力攪拌器和超聲波中各分散10?120分鐘。PEI和SiC濃度分別控制在0.02g/L?0.2 g/L和2g/L?6 g/L。以鎳板做陽極，銅片做陰極，控制電流密度為1?5A/dm²，溫度為30?60℃，電沉積1?2小時，即可獲得SiC分布較均勻且晶粒較小的Ni?Co?SiC復合鍍層。該法使用PEI預包覆易團聚的納米SiC顆粒，使SiC顆粒表面優先充分吸附PEI，避免表面活性劑和槽內其他添加劑在顆粒表面競爭吸附，以改善SiC納米顆粒分散性。該法對設備要求不高、工藝簡單、成本低廉，制備出的復合鍍層致密平整且平均晶粒較小，鍍層質量好。

技術領域

本發明涉及一種金屬陶瓷復合材料技術領域鎳鈷碳化硅鍍層的制備方法。

背景技術

在應用領域，純鎳鍍層作為裝飾保護鍍層有著很長的歷史。隨著工業的發展，復合鍍層因其性能優異一直是研究的熱點。鎳基復合鍍層是研究最早、應用最廣的鍍層之一。利用電沉積法制備鎳基復合鍍層具有操作方法簡便，成本低廉，儀器設備比較簡單，不受基體材料外觀形狀及尺寸大小的制約，而且沉積速度快、鍍層附著性好，制備出的鍍層具有表面平整光亮，結構致密，硬度高，耐磨損等特點。二十世紀六十年代以來，粒度在1-100nm之間的粒子的發現引起人們的廣泛關注，具有獨特性能的納米微粒與金屬基體優化結合得到的復合鍍層綜合了金屬基質和納米微粒的性能，使制備出的復合鍍層性能更加優異。納米SiC是一種優良的半導體材料，在鍍層中是惰性的物理屏障，化學性質穩定，強度高，在高溫條件下性質穩定，耐磨耐腐蝕性能都很出色。但由于納米粒子的表面活性高，在鍍液中作無規律的布朗運動易發生碰撞而團聚成堆，導致納米顆粒易成團塊沉降在鍍層中，從而影響復合鍍層微觀形貌和性能，而添加表面活性劑是分散納米粒子簡單、高效、易操作的方法。本發明添加陽離子表面活性劑聚乙烯亞胺PEI有效分散易團聚的SiC粒子，使制備出的鎳基復合鍍層致密，硬度耐腐蝕性能優異。

發明內容

本發明的目的是提供一種電沉積制備Ni-Co-SiC復合鍍層的方法，該方法采用純度99.9%鎳板做陽極，銅片做陰極，添加陽離子表面活性劑PEI有效分散SiC納米粒子，通過使用陽離子表面活性劑PEI預包覆易團聚的納米SiC顆粒，使SiC顆粒表面優先充分吸附PEI，避免表面活性劑和槽內其他添加劑在顆粒表面競爭吸附，以優化槽組成、改善SiC納米顆粒分散性使其均勻沉積到復合鍍層中，提高其在鍍層中的含量，制備出的Ni-Co-SiC復合鍍層晶粒較小，鍍層平整致密，提高復合鍍層的質量。

（詳細實施步驟）

一種電沉積制備Ni-Co-SiC復合鍍層的方法如下：

（1）鍍液的制備

在通風櫥中，使用微量進樣器量取PEI，與稱量好的SiC裝入盛有去離子水的燒杯中，利用磁力攪拌、超聲波分散各10-120分鐘，進行預包覆處理。將稱取好的氯化鎳、硫酸鎳、硫酸鈷、硼酸倒入燒杯中，再在磁力攪拌器和超聲波中各分散10-120分鐘。PEI和SiC的濃度分別控制在0.02g/L-0.2 g/L和2g/L-6 g/L。

（2）銅基體處理

將銅片依次用400、800和1200目的砂紙打磨光滑，接著進行化學除油，除去銅片表面的油污，再用稀硫酸進行預腐蝕及弱腐蝕除去氧化膜，然后進行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用。

（3）恒流電沉積

以鎳板做陽極，銅片做陰極，控制電流密度為1-5A/dm²，施鍍溫度為30-60℃，進行電沉積1-2小時，即可獲得SiC分布較均勻且基體晶粒較小的Ni-Co-SiC復合鍍層。