[发明专利]一种基于表面阳极氧化纳米多孔钼的钼/铂/银层状复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种基于表面阳极氧化纳米多孔钼的钼/铂/银层状复合材料的制备方法，主要包括配制电解液、镀Pt液和镀Ag液，通过阳极氧化处理在钼箔表面形成具有纳米多孔，在具有纳米多孔的钼箔表面电镀Pt得到Mo/Pt电镀试样，对Mo/Pt电镀试样进行清洗、除气、压延和退火处理得到Mo/Pt层状试样，最后对该Mo/Pt层状试样进行银金属层复合。首先通过阳极氧化法在Mo表面制备出纳米多孔结构，以提高Mo箔的表面活性、然后制备Mo/Pt/Ag层状复合材料。本发明制备方法是一种能有效提高Mo/Pt/Ag层状复合材料界面结合强度以及焊接性能的制备方法。将本发明得到的Mo/Pt/Ag层状复合材料与空间砷化镓电池的电阻点焊拉伸结合强度可以满足国军标GJB2602‑1996和航天用户提出的160gf指标要求。

技术领域

本发明涉及一种层状复合材料的制备方法，尤其涉及一种基于表面阳极氧化纳米多孔钼的钼/铂/银层状复合材料制备方法。

背景技术

在地球低轨道运行的空间飞行器，如卫星、飞船和空间站，其能源供给主要靠太阳电池阵提供，而太阳能电池阵的使用寿命主要由互连片决定。传统的太阳电池阵列主要采用纯Ag金属作为互连片材料，由于低地球轨道环境中存在着原子氧和热循环效应，会造成金属Ag发生侵蚀脱落和热疲劳裂纹，导致太阳能电池阵失效。研究新的材料来代替传统金属Ag互连片可以有效提高太阳能电池阵使用寿命，对我国长寿命空间飞行器的服役具有重要的意义。

Mo金属具有较低的热膨胀系数，抵抗轨道热循环导致的热疲劳的能力非常强，同时其抗原子氧侵蚀能力也较强。因此，采用Mo金属作为空间飞行器太阳电池阵互连片具有独特的优势。Mo金属作为互连片的缺点在于其可焊性很差，为解决该问题，可将Mo金属与可焊性良好的Ag金属进行复合制备出Mo/Ag层状复合材料。但由于Mo-Ag属于互不固溶金属，反应热为正，相互之间不发生扩散，Mo/Ag层状复合材料制备难度很大。

本研究前期工作中，曾通过辐照损伤合金化方法制备出了Mo/Ag层状复合材料，所制备的复合材料与砷化镓太阳能电池焊接结合良好。但这种制备方法操作复杂，不适合工业大规模生产。之后本研究试图通过使用金属中间层的方法来解决Mo、Ag的层状复合问题，即利用与Mo和Ag均能固溶的金属Pt作为中间层来将Mo、Ag层状复合在一起，于是制备Mo/Ag层状复合材料变成了制备Mo/Pt/Ag层状复合材料。研究结果表明，尽管理论上Mo和Pt能够相互固溶，但实际上由于Mo表面惰性太大，实际上Mo与Pt结合起来还是非常困难。这导致最终制备出的Mo/Pt/Ag层状复合材料结合强度仍然不能满足要求。

发明内容

针对现有技术，本发明提出的一种基于表面阳极氧化纳米多孔钼的钼/铂/银层状复合材料制备方法，其中，所采用的阳极氧化的方法在Mo箔表面制备出纳米多孔层，提高Mo的表面活性，解决Mo与Pt金属的结合问题，最终制备出满足强度要求(国军标GJB2602-1996)的钼/铂/银层状复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于表面阳极氧化纳米多孔钼的钼/铂/银层状复合材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制电解液：将适量的氟化铵溶于超纯水中，用玻璃棒搅拌至氟化铵完全溶解，得到氟化铵溶液，其中，氟化铵与超纯水的质量浓度为5.475～14.8g/L；将适量的乙二醇加入上述氟化铵溶液中，其中，乙二醇与超纯水的体积比为9：1；磁力搅拌4h混合均匀，然后静置1h制得电解液，备用；

步骤二、将盛放有步骤一制得的电解液的容器置于水浴槽中，温度为室温，以钼箔作为阳极，铂片作为阴极，并浸没在电解液中，打开电源开关，以5～35V的恒定电压条件下进行阳极氧化处理15～20min，阳极氧化处理结束后，取出钼箔置于装有无水乙醇的容器中进行浸泡清洗去除表面电解液残留，然后，悬挂6～10h自然晾干，将干燥后的钼箔放在陶瓷基片上置于管式炉内，通入氢气气氛，以5～8℃/min的升温速率升温到650℃，保温3～5小时，然后随炉冷却至室温，所述钼箔表面具有纳米多孔结构；