[发明专利]锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层及其低电流密度下制备方法

说明书

本发明提供了锌‑镍‑微纳米陶瓷复合膜层及其低电流密度下制备方法，涉及金属基材表面处理技术领域。包括在镁合金基材表面前处理和电沉积高导电率高红外发射率锌镍合金复合膜层的步骤。采用的电镀液包括镍盐、锌盐、铵盐、硫氰酸盐、表面活性剂、络合剂和微纳米陶瓷颗粒。本发明在低电流密度下在镁合金基材表面制备出锌‑镍‑微纳米陶瓷复合膜层，该膜层具有高导电率和高红外发射率的性能，膜层红外发射率ε_h≥0.88，电阻率≤0.01mΩ/cm；该制备方法解决了在大型金属工件表面制备高导电率高红外发射率膜层的难题，可在航空航天用镁合金机壳等产品上制备具有高导电率高红外发射率的热控涂层，同时满足散热和电磁屏蔽的使用要求。

技术领域

本发明涉及金属基材表面处理技术领域，尤其涉及锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层及其低电流密度下制备方法，特别的涉及一种低电流密度下金属基材表面高导电率高红外发射率锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层的制备方法。

背景技术

随着宇航产品功能及性能要求的不断提高，宇航电子产品的机壳必须同时具有高的导电性和高的红外发射率以满足对其热控以及电磁屏蔽性能的要求。镁合金包括稀土镁合金基材和非稀土镁合金，例如，Mg-Li、Mg-RE和Mg-Al合金等；作为世界上质量最轻的金属结构材料，在比刚度和比强度上具有显著优势，正逐渐替代铝合金成为宇航产品机壳类材料的首选合金。

大量研究成果表明高红外发射率膜层一般具有良好的绝缘性能，而高导电率金属膜层红外发射率较低，难以同时实现高红外发射率与高导电率的性能要求。公告号为CN105839153B的中国专利提供了一种在镁锂合金表面制备高导电率高红外发射率膜层的方法。该方法采用氢气泡模板法制备出多孔结构的锌镍膜层，通过对膜层多孔结构的调控获得了高红外发射率性能，并同时具备高导电率。

但是，该制备方法所制备的膜层，其红外发射率与电流密度息息相关，在大电流密度条件下(2～5A/cm²)易获得较高的红外发射率(≥0.88)。然而，随着电流密度的降低，膜层红外发射率也有所降低。因此，在大型工件表面制备该膜层时对电源的电流密度和输出功率要求较高，例如，若电流密度为3A/cm²，则表面积为600cm²(20cm×30cm)的工件所需的电流将高达1800A，一般电源设备难以满足使用要求。因此，如何在在低电流密度条件下制备高导电率高红外发射率膜层具有重要意义和工业实用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层；目的二是提供一种锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层低电流密度下制备方法，解决上述高导电率高红外发射率锌镍膜层因电流密度较大而无法大规模应用的局限性，同时为宇航产品中需要同时具备高导电率和高红外发射率的镁合金基材电子单机机壳产品提供解决方案，帮助内部电子产品抵抗恶劣的太空环境，满足使用要求。

为实现本发明的上述发明目的一，本发明提供如下技术方案：一种锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层，所述锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层包括以下含量的各组成元素：Zn：38.0～50.0at.％；Ni：15.0～25.0at.％；S：1.5～6.0at.％；O：20.0～35.0at.％；微纳米陶瓷颗粒：1.0～10.0at.％；余量为杂质。

为实现本发明的上述发明目的二，本发明提供如下技术方案：一种根据权利要求1所述的锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层低电流密度下的制备方法，包括在金属基材表面进行电镀锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层的步骤；所述电镀锌-镍-微纳米陶瓷复合膜层的制备步骤中，采用的电镀液包括镍盐、锌盐、铵盐、硫氰酸盐、表面活性剂、络合剂和微纳米陶瓷颗粒。

更优选的，所述金属基材包括可电沉积锌镍合金镀层的金属基材，包括镁基合金基材、铜、铜合金、镍、钢。

更优选的，镁合金基材质量轻，比刚度、比强度高；所述镁基合金基材包括包括稀土镁合金基材和非稀土镁合金基材，非稀土镁合金基材包括Mg-Li、Mg-Al合金。