碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层及其制备方法与应用，属于表面工程技术领域。所述方法包括：对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理；对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌；采用化学镀镍法在二次浸锌后的材料表面制备一层镍层；清洗、干燥后，将具有镍层的材料在100～200℃下放置5～6h；进行喷砂处理，然后在所述镍层表面镀金得到具有金镀层的材料。该方法可有效去除制备过程中产生的气体，避免了镀层内部残留的大量气体在高温焊接过程中，在极短的时间内产生较大的压力，从而使得镀层起皮、起泡，实现了高体分SiCp/Al复合材料表面镀覆层耐高温性能的提升。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层及其制备方法及其制备方法与应用，属于表面工程

技术介绍
高体分SiCp/Al复合材料具有较高的热导率、比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优异性能，在航天领域广泛应用于T/R组件的管壳以及大功率电源载体结构中。航天器星载相控阵天线、SAR天线T/R组件以及大功率电源高体分SiCp/Al复合材料零部件为满足功率器件、芯片的焊接功能要求，需在其表面制备润湿性能良好的镀层。目前，通常将高体分SiCp/Al复合材料经前处理后先通过化学镀镍法制备一层镍层，然后通过电镀法加厚镍层，再进行镀金，得到金镀层。针对高体分SiCp/Al复合材料，常规钎焊通常采用铅锡等作为焊料，焊接的峰值温度通常在200℃左右。随着钎焊技术的发展，金锡等焊料逐渐替代常规焊料，应用于航空航天等领域，然而金锡焊料在焊接时峰值温度可超过400℃，采用常规方法在高体分SiCp/Al复合材料表面制备的金镀层经高温烘烤测试后易出现起皮、分层脱落等结合力问题，严重制约了其应用。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层及其制备方法与应用，该方法可有效去除制备过程中产生的气体，避免了镀层内部残留的大量气体在高温焊接过程中，在极短的时间内产生较大的压力，从而使得镀层起皮、起泡，实现了高体分SiCp/Al复合材料表面镀覆层耐高温性能的提升。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，包括以下步骤：(1)对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理；(2)对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌；(3)采用化学镀镍法在二次浸锌后的材料表面制备一层镍层；(4)清洗、干燥后，将具有镍层的材料在100～200℃下放置5～6h；(5)进行喷砂处理，然后在所述镍层表面镀金得到具有金镀层的材料。在一可选实施例中，步骤(1)所述的对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理，包括：对所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行有机除油、化学除油及出光处理。在一可选实施例中，所述有机除油包括：擦拭所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面，使所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料被水完全润湿且水膜30s内不断。在一可选实施例中，所述的化学除油包括：将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入温度为50～60℃的化学除油溶液中保持3～5s，然后用水清洗掉表面残留溶液，其中所述化学除油溶液由以下组份组成：碳酸钠30～50g/L、磷酸钠30～50g/L、硅酸钠3～5g/L，其余为水。在一可选实施例中，所述的出光，包括：在室温下，将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入300～500g/L硝酸溶液中直至表面光亮，然后用水清洗掉表面残留溶液。在一可选实施例中，步骤(2)所述的对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌，包括：先在室温下，将前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入浸锌溶液中保持10～15s进行一次浸锌，然后洗掉表面残留溶液，其中，所述浸锌溶液由以下组份组成：氢氧化钠500～550g/L、氧化锌90～100g/L、氯化铁1～2g/L、酒石酸钾钠8～12g/L，其余为水；然后将一次浸锌后的复合材料放入质量浓度为50～65％的硝酸中保持5～10s进行退锌，用水洗掉表面残留硝酸；之后在室温下，将退锌后的复合材料放入所述浸锌溶液中保持10～15s进行二次浸锌，然后洗掉表面残留溶液。在一可选实施例中，步骤(3)所述的采用化学镀镍法在二次浸锌后的材料表面制备一层镍层，包括：将二次浸锌后的复合材料放入化学镀镍溶液中保持50～70min进行化学镀镍，然后洗掉表面残留溶液，其中，所述化学镀镍溶液温度为70～80℃、pH值为4.2～4.6，所述化学镀镍溶液由以下组份组成：硫酸镍20～30g/L、次亚磷酸钠15～25g/L、乳酸15～25g/L、乙二胺二盐酸盐1～3g/L、丁二酸5～10g/L、十二烷基磺酸钠0.1～0.2mg/L、碘酸钾8～12mg/L、硝酸钾45～55mg/L、硫脲0.3～0.8mg/L，其余为水。在一可选实施例中，步骤(5)所述的喷砂处理，包括：喷砂沙粒为100目或120目的白玉刚，气源压强为0.05MPa～0.1MPa，喷枪与零件距离为50mm～200mm，喷砂次数为3～5次。在一可选实施例中，步骤(5)所述的在所述镍层表面镀金，包括：将喷砂处理后的材料放入镀金溶液进行镀金，然后洗掉表面残留溶液，吹干，其中，镀金时阳极板为金板，阴极电流密度为0.2～0.4A/dm2、电流持续时间为12～20min，所述镀金溶液温度为60～80℃、pH值为5.5～6.5，所述镀金溶液由以下组份组成：金3～5g/L、软纯金K24HF开缸剂350～450mL/L、软纯金K24HF补充剂35～45mL/L、软纯金K24HF添加剂4～5mL/L，其余为水。上述方法制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层。上述方法制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层在焊料熔点高于200℃的焊接工艺中的应用。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术通过在化学镀镍工艺后进行热处理除气，将内部的气体有效去除，且热处理去气后采用机械喷砂的方式去除化学镀镍层表面的氧化物，并在机械喷砂后直接镀金，不再进行其它任何的酸洗及底镀层制备，避免气体的再次产生，从而避免了镀层内部残留的大量气体在高温焊接过程中，在极短的时间内产生较大的压力，从而使得镀层起皮、起泡，实现了高体分SiCp/Al复合材料表面镀覆层耐高温性能的提升；(2)本专利技术的热处理除气温度为100～150℃，既能保证在较短的时间内较彻底的除气，又能使化学镀镍、热处理除气以及镀金三个工序的紧密衔接，进一步提高高体分SiCp/Al复合材料表面镀覆层的耐高温性能，且操作简单、工艺可靠性高；(3)本专利技术能够在碳化硅颗粒组分体积百分含量较高(40％～70％)的高体分SiCp/Al复合材料表面制备外观均匀的金镀层，且镀覆层可承受≥450℃的高温焊接。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的具有金镀层的高体分SiCp/Al复合材料样件外观图；图2为本专利技术实施例1提供的具有金镀层的高体分SiCp/Al复合材料微观形貌图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，包括以下步骤：步骤(1)、对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理；具体地，本专利技术实施例中所述的SiCp/Al复合材料既可以为碳化硅颗粒组分体积百分含量较低(＜40％)的低体分SiCp/Al复合材料，还可以为碳化硅颗粒组分体积百分含量较高(40％～70％)的高体分SiCp/Al复合材料；所述的前处理可以包括该类材料镀金前的各前处理工艺，优选对所述SiCp/Al复合材料进行有机除油、化学除油及出光处理，其中：所述有机除油优选工艺为：擦拭所述SiCp/Al复合材料表面，使所述SiCp/Al复合材料被水完全润湿且水膜30s内不断；所述的化学除油优选工艺为：将所述SiCp/Al复合材料放入温度为50～60℃的化学除油溶液中保持3～5s，然后用水清洗掉表面残留溶液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理；(2)对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌；(3)采用化学镀镍法在二次浸锌后的材料表面制备一层镍层；(4)清洗、干燥后，将具有镍层的材料在100～200℃下放置5～6h；(5)进行喷砂处理，然后在所述镍层表面镀金得到具有金镀层的材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理；(2)对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌；(3)采用化学镀镍法在二次浸锌后的材料表面制备一层镍层；(4)清洗、干燥后，将具有镍层的材料在100～200℃下放置5～6h；(5)进行喷砂处理，然后在所述镍层表面镀金得到具有金镀层的材料。2.根据权利要求1所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的对碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行前处理，包括：对所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行有机除油、化学除油及出光处理。3.根据权利要求2所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，所述有机除油包括：擦拭所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面，使所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料被水完全润湿且水膜30s内不断。4.根据权利要求2所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，所述的化学除油包括：将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入温度为50～60℃的化学除油溶液中保持3～5s，然后用水清洗掉表面残留溶液，其中所述化学除油溶液由以下组份组成：碳酸钠30～50g/L、磷酸钠30～50g/L、硅酸钠3～5g/L，其余为水。5.根据权利要求2所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，所述的出光，包括：在室温下，将所述碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入300～500g/L硝酸溶液中直至表面光亮，然后用水清洗掉表面残留溶液。6.根据权利要求1所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料金镀层制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的对前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行二次浸锌，包括：先在室温下，将前处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入浸锌溶液中保持10～15s进行一次浸锌，然后洗掉表面残留溶液，其中，所述浸锌溶液由以下组份组成：氢氧化钠500～550g/L、氧化锌90～100g/L、氯化铁1～2g/L、酒石酸钾钠8～12g/L，其余为水；然后将一次浸锌后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云彦，李家峰，闻强苗，蔺鹏婷，程德，靳宇，白晶莹，李思振，陈学成，王旭光，徐俊杰，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11