[发明专利]电沉积制备镍钴碳化硅复合镀层的方法

说明书

一种电沉积制备Ni‑Co‑SiC复合镀层的方法：在通风橱中，将PEI与称量好的SiC装入盛有去离子水的烧杯中，利用磁力搅拌、超声波分散各10‑120分钟，进行预包覆。将称取好的氯化镍、硫酸镍、硫酸钴、硼酸倒入烧杯中，再在磁力搅拌器和超声波中各分散10‑120分钟。PEI和SiC浓度分别控制在0.02g/L‑0.2 g/L和2g/L‑6 g/L。以镍板做阳极，铜片做阴极，控制电流密度为1‑5A/dm²，温度为30‑60℃，电沉积1‑2小时，即可获得SiC分布较均匀且晶粒较小的Ni‑Co‑SiC复合镀层。该法使用PEI预包覆易团聚的纳米SiC颗粒，使SiC颗粒表面优先充分吸附PEI，避免表面活性剂和槽内其他添加剂在颗粒表面竞争吸附，以改善SiC纳米颗粒分散性。该法对设备要求不高、工艺简单、成本低廉，制备出的复合镀层致密平整且平均晶粒较小，镀层质量好。

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷复合材料技术领域镍钴碳化硅镀层的制备方法。

背景技术

在应用领域，纯镍镀层作为装饰保护镀层有着很长的历史。随着工业的发展，复合镀层因其性能优异一直是研究的热点。镍基复合镀层是研究最早、应用最广的镀层之一。利用电沉积法制备镍基复合镀层具有操作方法简便，成本低廉，仪器设备比较简单，不受基体材料外观形状及尺寸大小的制约，而且沉积速度快、镀层附着性好，制备出的镀层具有表面平整光亮，结构致密，硬度高，耐磨损等特点。二十世纪六十年代以来，粒度在1-100nm之间的粒子的发现引起人们的广泛关注，具有独特性能的纳米微粒与金属基体优化结合得到的复合镀层综合了金属基质和纳米微粒的性能，使制备出的复合镀层性能更加优异。纳米SiC是一种优良的半导体材料，在镀层中是惰性的物理屏障，化学性质稳定，强度高，在高温条件下性质稳定，耐磨耐腐蚀性能都很出色。但由于纳米粒子的表面活性高，在镀液中作无规律的布朗运动易发生碰撞而团聚成堆，导致纳米颗粒易成团块沉降在镀层中，从而影响复合镀层微观形貌和性能，而添加表面活性剂是分散纳米粒子简单、高效、易操作的方法。本发明添加阳离子表面活性剂聚乙烯亚胺PEI有效分散易团聚的SiC粒子，使制备出的镍基复合镀层致密，硬度耐腐蚀性能优异。

发明内容

本发明的目的是提供一种电沉积制备Ni-Co-SiC复合镀层的方法，该方法采用纯度99.9%镍板做阳极，铜片做阴极，添加阳离子表面活性剂PEI有效分散SiC纳米粒子，通过使用阳离子表面活性剂PEI预包覆易团聚的纳米SiC颗粒，使SiC颗粒表面优先充分吸附PEI，避免表面活性剂和槽内其他添加剂在颗粒表面竞争吸附，以优化槽组成、改善SiC纳米颗粒分散性使其均匀沉积到复合镀层中，提高其在镀层中的含量，制备出的Ni-Co-SiC复合镀层晶粒较小，镀层平整致密，提高复合镀层的质量。

（详细实施步骤）

一种电沉积制备Ni-Co-SiC复合镀层的方法如下：

（1）镀液的制备

在通风橱中，使用微量进样器量取PEI，与称量好的SiC装入盛有去离子水的烧杯中，利用磁力搅拌、超声波分散各10-120分钟，进行预包覆处理。将称取好的氯化镍、硫酸镍、硫酸钴、硼酸倒入烧杯中，再在磁力搅拌器和超声波中各分散10-120分钟。PEI和SiC的浓度分别控制在0.02g/L-0.2 g/L和2g/L-6 g/L。

（2）铜基体处理

将铜片依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去铜片表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用。

（3）恒流电沉积

以镍板做阳极，铜片做阴极，控制电流密度为1-5A/dm²，施镀温度为30-60℃，进行电沉积1-2小时，即可获得SiC分布较均匀且基体晶粒较小的Ni-Co-SiC复合镀层。