[发明专利]一种新型梯度结构镍磷合金及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度结构镍磷合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用电化学沉积方式，以镍为消耗性阳极，通过控制电流密度随时间的变化以及电镀液中添加剂的浓度随时间的变化，在直流电流的作用下沉积形成所述梯度结构镍磷合金；

所述电流密度按以下阶段进行增加：

第一阶段：控制所述电流密度在电化学沉积开始的1-1.5 h内为20-40 mA/cm²范围内的恒定值；

第二阶段：在第一阶段结束后的3-3.5 h内将所述电流密度由第一阶段的恒定值逐渐增大至45-55 mA/cm²；

第三阶段：在第二阶段结束后的1.5-1.7 h内将所述电流密度由45-55 mA/cm²增大至80-90 mA/cm²，随后以80-90 mA/cm²的电流密度沉积0.5-0.6 h；

所述添加剂包括糖精钠、亚磷酸和次亚磷酸钠；

所述添加剂的浓度随时间的变化是：随沉积时间的增加，所述亚磷酸的浓度从0-0.5g/L增加至5-10 g/L；

所述次亚磷酸钠的浓度在电化学沉积开始的4-5 h内为0 g/L，在之后的1.5-1.7 h内调节至7.5 g/L并保持至沉积结束；

所述糖精钠的浓度按以下阶段进行增加：

A阶段：控制所述糖精钠的浓度在电化学沉积开始的1-1.5 h内恒定为0.5-0.6 g/L；

B阶段：在A阶段结束后的3-3.5 h内将所述糖精钠的浓度由0.5-0.6 g/L增大至7-8 g/L；

C阶段：在B阶段结束后的1.5-1.7 h内将所述糖精钠的浓度由7-8 g/L增大至15-16 g/L并保持至沉积结束；

随沉积时间的增加，所述梯度结构镍磷合金中晶粒尺寸由10-20 μm逐渐细化至10 nm以下，直至形成完全非晶结构；

随沉积时间的增加，所述梯度结构镍磷合金中磷含量逐渐增加；所述梯度结构镍磷合金中磷含量变化范围为0-15 wt.%；

随沉积时间的增加，所述梯度结构镍磷合金从晶体相转变为非晶体相，微观结构按柱状粗晶、超细晶、纳米晶以及非晶依次过渡。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二阶段及所述第三阶段中所述电流密度的增大均为均匀增大。

3.根据权利要求1所述的制备方法，随沉积时间的增加，随沉积时间的增加，所述次亚磷酸钠的浓度在电化学沉积开始的4-5 h内为0 g/L，在之后的1.5-1.7 h内匀速调节至7.5g/L并保持至沉积结束。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述B阶段及所述C阶段中所述糖精钠的浓度均为匀速增大。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括在电化学沉积前配制镀液；

所配制的所述镀液中含有以下组分：50-300 g/L的六水硫酸镍、43-45 g/L的六水氯化镍、40-42 g/L的硼酸以及0.05-0.5 g/L的十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，还包括调节配制得到的所述镀液的pH值为3.3-3.7。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镀液的温度为50-75 ℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述镀液的温度为55-71 ℃。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，电化学沉积过程中，所述镀液的温度在69-71 ℃范围内恒定。