一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法技术

本发明专利技术公开了一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni‑Mo‑SiC‑TiN复合镀层的方法，该方法为：一、将硫酸镍、钼酸钠、柠檬酸钠、氯化铵、十二烷基硫酸钠、纳米碳化硅颗粒和纳米氮化钛颗粒加到去离子水中，混合后经2h～5h的超声处理，得到电解液；二、电解液注入电解槽中，待处理的闭孔泡沫铝试样板连接到电沉积电源的阴极后浸没在电解液中，镍板连接到电沉积电源的阳极后浸没在电解液中，控制温度为35℃，在电压为3.8V～6.5V的条件下电沉积处理10min～50min，在闭孔泡沫铝试样板表面生长Ni‑Mo‑SiC‑TiN复合镀层。本发明专利技术得到的复合镀层得表面均匀，且具有良好的结合力和致密性的镀层，该方法深镀能力好，能够有效提高闭孔泡沫铝的机械性能和耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法
本专利技术属于电沉积处理
，具体涉及一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法。
技术介绍
泡沫铝是一种轻质功能材料，由于其超轻结构以及较高的比强度和比表面积，受到人们的广泛关注。它不仅具有多孔材料所具有的轻质特性,还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能。泡沫铝具有优异的热传导性能、耐热、吸能、吸声、隔声及电磁屏蔽等优点。使其在交通运输、建筑机械、冶金化工、电子通讯、航空航天、军事装备等多个领域具有广阔的应用前景。对于闭孔泡沫铝，因其内部分布有大量孔洞，虽会导致铝的强度、刚度等力学性能有所降低，但其吸能能力大大提高，尤其是在碰撞吸能领域，能够在几乎恒定的压力作用下进行能量吸收，这是一般结构的材料所实现的，因此泡沫铝在汽车工业中极具发展潜力。然而泡沫铝自身强度硬度低，耐腐蚀性差等缺点限制了它在特殊领域的应用领域。比如，当泡沫铝用于船舶等海洋交通工具参加海洋工作时，由于铝耐腐蚀性较差，海平面以下的海水以及水中的盐雾和微生物都会对其产生腐蚀而破坏船体，因此，对泡沫铝进行表面处理以提高它的耐腐蚀性显的尤为重要；当泡沫铝应用于汽车行业时，泡沫铝能够作为填充材料替代原始的吸能材料聚丙烯树脂来作为保险杠系统中的内衬、横杠和托架，在汽车发生碰撞时更有效的吸收能量，保护车灯，减少损失。因此，在泡沫铝表面制备镀层来提高泡沫铝的耐腐蚀性能和机械性能具有重要的研究意义。Ni-Mo合金具有高耐腐蚀性能，因而人们对Ni-Mo合金的制备开展广泛的研究，其中采用电沉积的方法制备尤其引人注目，通过控制电沉积条件(镀液组成、温度、PH、电流密度等)可以制得性能优越的Ni-Mo金沉积层。单金属钼不能从水溶液中电沉积，但镀液中有镍离子时能诱导共沉积，电沉积出Ni-Mo合金。碳化硅(SiC)作为一种碳化物，具有许多良好的性能，比如化学稳定性好，导热系数高，硬度大，耐磨性能好等优点。因此，SiC可以广泛用作磨料、耐火材料、导热原件、导电元件等。例如，用SiC做成的耐火材料，由于其具有体积较小、重量较轻，强度高等优点，具有广泛的应用。再比如，在许多易于磨损的机器内加入SiC可以增加机器的使用寿命，因为SiC硬度高，是良好的耐磨材料。此外，由于SiC耐火的特性，可以用作工业炼钢中的脱氧剂，在工业炼钢中使用时可以使炼钢速度增加，并且对于控制钢铁的化学成分很是便利，从而可以提高钢铁的冶炼质量。氮化钛(TiN)具有熔点高、高强度、高硬度及高耐磨性、良好的导热性、生物相容性及特征颜色等优点。TiN是相当稳定的化合物，在高温下不与铁、铬、钙和镁等金属反应，TiN在真空中加热失去氮，生成氮含量较低的氮化钛。TiN化学稳定性好、与金属的润湿小的结构材料、并具有较高的导电性和超导性，可应用于高温结构材料和超导材料。因此，可以考虑将SiC和TiN应用于制备泡沫铝表面的镀层中，用以进一步提高泡沫铝的机械性能和耐腐蚀性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法。该方法可以快速在闭孔泡沫铝表面获得均匀、致密的Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层，此方法具有高效、节能、深镀能力好的优点，同时泡沫铝试样的屈服强度、平台应力、单位体积吸收能量的大小等机械性能和耐腐蚀性能显著提高。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将硫酸镍、钼酸钠、柠檬酸钠、氯化铵、十二烷基硫酸钠、纳米碳化硅颗粒和纳米氮化钛颗粒加到去离子水中，混合后经2h～5h的超声处理，得到电解液，所述电解液中硫酸镍的浓度为0.25mol/L～0.36mol/L，钼酸钠的浓度为0.014mol/L～0.032mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.42mol/L～0.55mol/L，氯化铵的浓度为0.62mol/L～0.75mol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.08g/L～0.15g/L，纳米碳化硅颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L和纳米氮化钛颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L；步骤二、将步骤一中得到的电解液注入电解槽中，将待处理的闭孔泡沫铝试样板连接到电沉积电源的阴极后浸没在电解液中，将镍板连接到电沉积电源的阳极后浸没在电解液中，所述待处理的闭孔泡沫铝试样板与所述镍板的之间的距离为8cm，控制电解液的温度为35℃，在电压为3.8V～6.5V的条件下电沉积处理10min～50min，在闭孔泡沫铝试样板表面生长一层均匀的Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层。本专利技术所用的电解液为柠檬酸盐体系电解液，电解液中添加硫酸镍作为给镀液提供镍离子的主盐，钼酸钠作为提供钼酸根离子的主盐，柠檬酸钠的加入起到络合剂的作用，因为钼不能从水溶液中沉淀出来，但是伴随着铁族元素镍会在络合剂的作用下实现共沉积。氯离子是电沉积反应中的光亮剂，如从而使电沉积过程在较大的电流密度下进行，并且能降低硫酸镍的离解度，减少硫酸镍的水解程度，改善镀层，如果没有氯离子的存在，就得不到理想光亮的镀层。氯离子的含量要求比较严格，不可过低或过高。含量高会产生麻点而且影响整平性能，含量低会得不到理想的光亮性。氯离子的存在还可增大阴极极化作用，减少镀层内应力。碳化硅、氮化钛为所添加的纳米颗粒，十二烷基硫酸钠起到分散纳米颗粒的作用。因此经过大量试验，以及深入分析及验证，确定了电解液中所述电解液中硫酸镍的浓度为0.25mol/L～0.36mol/L，钼酸钠的浓度为0.014mol/L～0.032mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.42mol/L～0.55mol/L，氯化铵的浓度为0.62mol/L～0.75mol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.08g/L～0.15g/L，纳米碳化硅颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L和纳米氮化钛颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L时电沉积的Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层均匀、致密且结合力强不易脱落。本专利技术采取稳压的方法制备镀层，使闭孔泡沫铝表面的凹孔处也能得到良好的电镀，因为稳压电镀方式具有电流自调节的功能，使得泡沫铝凹孔处的金属离子能够具有足够大的阴极极化值从而进行电沉积，并且后期电流趋于稳定。而选择在电压为3.8V～6.5V的条件下恒压电沉积的原因为当电沉积电压小于3.8V时，由于电压过小，镀层颗粒形核的驱动力过小并且镀层沉积速度慢，镀层难以形成，而当电压超过6.5V时，金属离子放电速度加快，而金属离子在表面的扩散速度相对滞后，造成形核堆积，镀层颗粒粗大而且镀层出现裂纹，泡沫铝表面也会因电压过大而出现局部烧蚀的现象，同时研究经大量试验发现，如果电沉积处理时间小于10min时由于电沉积时间过短，镀层不能完全覆盖基体，如果电沉积处理时间大于50min，由于镀层太厚而导致镀层内部应力过大引起裂纹。上述的一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法，其特征在于，步骤一中所述电解液中硫酸镍的浓度为0.32mol/L，钼酸钠的浓度为0.025mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.45mol/L，氯化铵的浓度为0.62mol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni‑Mo‑SiC‑TiN复合镀层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将硫酸镍、钼酸钠、柠檬酸钠、氯化铵、十二烷基硫酸钠、纳米碳化硅颗粒和纳米氮化钛颗粒加到去离子水中，混合后经2h～5h的超声处理，得到电解液，所述电解液中硫酸镍的浓度为0.25mol/L～0.36mol/L，钼酸钠的浓度为0.014mol/L～0.032mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.42mol/L～0.55mol/L，氯化铵的浓度为0.62mol/L～0.75mol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.08g/L～0.15g/L，纳米碳化硅颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L和纳米氮化钛颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L；步骤二、将步骤一中得到的电解液注入电解槽中，将待处理的闭孔泡沫铝试样板连接到电沉积电源的阴极后浸没在电解液中，将镍板连接到电沉积电源的阳极后浸没在电解液中，所述待处理的闭孔泡沫铝试样板与所述镍板的之间的距离为8cm，控制电解液的温度为35℃，在电压为3.8V～6.5V的条件下电沉积处理10min～50min，在闭孔泡沫铝试样板表面生长一层均匀的Ni‑Mo‑SiC‑TiN复合镀层。...

【技术特征摘要】
1.一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将硫酸镍、钼酸钠、柠檬酸钠、氯化铵、十二烷基硫酸钠、纳米碳化硅颗粒和纳米氮化钛颗粒加到去离子水中，混合后经2h～5h的超声处理，得到电解液，所述电解液中硫酸镍的浓度为0.25mol/L～0.36mol/L，钼酸钠的浓度为0.014mol/L～0.032mol/L，柠檬酸钠的浓度为0.42mol/L～0.55mol/L，氯化铵的浓度为0.62mol/L～0.75mol/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.08g/L～0.15g/L，纳米碳化硅颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L和纳米氮化钛颗粒的浓度为2.2g/L～5.0g/L；步骤二、将步骤一中得到的电解液注入电解槽中，将待处理的闭孔泡沫铝试样板连接到电沉积电源的阴极后浸没在电解液中，将镍板连接到电沉积电源的阳极后浸没在电解液中，所述待处理的闭孔泡沫铝试样板与所述镍板的之间的距离为8cm，控制电解液的温度为35℃，在电压为3.8V～6.5V的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐义库，马双，黄兆皓，陈永楠，郝建民，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61