一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni‑P膜的方法，具体包括下述步骤：SiCp/Al复合材料常规打磨→超声清洗→除油、碱蚀→出光→一次浸锌→硝酸退锌→二次浸锌→碱性预镀→酸性镀镍→清洗→烘干。本发明专利技术旨于在SiCp/Al复合材料表面镀出厚的非晶态Ni‑P膜，以获得高的表面光洁度，改善其抛光性。经过预处理后，将基体在较小浓度的浸锌液中经过二次浸锌处理，使SiCp/Al基体材料与镀层之间能够更好的结合，而且没有用到Pb

【技术实现步骤摘要】
一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法
本专利技术属于复合材料镀膜的制备
，具体而言，涉及一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法。
技术介绍
碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料具有高致密度、高导电导热性、低膨胀性、质量轻、热膨胀系数低等优异的性能，在空间轻质反射镜领域具有广阔的应用前景。但铝基复合材料具有多晶结构，在加工过程中由于晶体的各向异性、晶界及杂质的存在会影响其获得高的表面光洁度，从而使镜面反射能力下降。一种有效的方法是在SiCp/Al复合材料的表面形成一层非晶态结构的物质，非晶态结构的形成可以消除上述关于多晶结构的影响，获得高的表面光洁度，改善其抛光性，为下一步完成反光镜镀银或铜膜奠定了基础。目前镀Ni-P膜的方法有多种，包括电镀法、磁控溅射法、化学镀法等。电镀法是指在电解槽中，利用电化学原理，阴阳两极发生电化学反应使金属镍在阴极沉积到基体材料上的过程。在阳极，次磷酸根被氧化释放出电子，生成次亚磷酸根和氢离子：H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++2eEa0＝-0.5V在阴极，镍离子得到电子被还原成金属镍，氢离子和次磷酸根得到电子被还原为氢气和磷：Ni2++2e→NiEa0＝-0.25V2H++2e→H2Ea0＝0VH2PO2-+2H++e→2H2O+PEa0＝-0.25V电镀工艺有瓦特镍、柠檬酸盐镀镍、氨基磺酸镀镍、镀全光镍、镀高硫镍等。电镀法反应速度快，但其缺点是镀镍层属于阴极性镀层，孔隙率较高，而且电镀液的pH，温度、电流密度、电解液成分、电流效率等都会对镀层的性能产生较大的影响。此外，镀层均匀性较差，且内应力不稳定，变化大从而影响产品的使用性能。磁控溅射法属于物理气相沉积法的一种，是指将预沉积的材料制成板材-靶，固定在阴极上，基片材料放置于正对靶面的阳极上，距靶材有一定的距离，系统在高真空环境下充入1～10Pa的惰性气体氩气，作为气体放电的载体，在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生等离子辉光放电，放电使氩气电离为氩离子，在强电场的作用下，氩离子飞向阴极，并轰击靶表面原子，靶材表面原子受碰撞从靶面溅射出来沉积在基片表面上形成薄膜，其能量在一至几十电子伏范围内。磁控溅射法溅射率高、膜-基结合力好，镀层均匀、致密。但其成本较高、只适合薄膜沉积和表面覆盖层的制备，不适合制备厚的镀层。化学镀镍法又称无电解镀镍，是利用强还原剂(次亚磷酸盐、肼、硼氢化物及其衍生物等)，将镍盐(硫酸镍、乙酸镍、氯化镍)溶液中的镍离子还原成金属镍的过程，与此同时，强还原剂中的磷、氮、硼等与镍同时析出，从而获得镍-磷、镍-氮、镍-硼等合金镀层。其中镍离子的还原反应式如下：Ni·Cm2++R→Ni+mC+O反应式中C为络合物，m为络合剂的量，R为还原剂，O为氧化体。化学镀镍法设备要求简单，成本低，无需电源设备，镀层组织均匀。但化学镀往往导致基体与镀层的结合力较差，镀液不稳定，镀液中的S、Pb+、Hg2+、Ti+、Cd+等重金属离子，给污水处理带来了困难。随着21世纪工业化程度的提高，环境问题日益严重，制约了人类的可持续发展，成为人们关注的焦点。在这种背景之下，减小化工生产的污染源是当今绿色化学最主要的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法，以克服现有技术存在的镀液成分多，浓度大、不稳定、重金属离子易污染环境、结合力不好的问题。为了达到本专利技术的目的，本专利技术提供了一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法，包括以下步骤：步骤一、将SiCp/Al基体材料进行预处理：包括砂纸打磨、超声清洗、除油和碱蚀处理。步骤二、将SiCp/Al基体材料用HNO3、HF、H2O配成的溶液进行出光处理。步骤三、将SiCp/Al基体材料进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液配比为：20～30g/L的ZnO、100～120g/L的NaOH、50～60g/L的KNaC4H4O6·4H2O、1～2g/L的FeCl3。步骤四、将SiCp/Al基体材料用HNO3、H2O配成的溶液进行退锌处理。步骤五、将SiCp/Al基体材料用ZnO、NaOH、KNaC4H4O6·4H2O、FeCl3溶液进行二次浸锌处理。步骤六、将SiCp/Al基体材料进行碱性预镀镍处理，碱性预镀镍的溶液配比：NiSO4为25～30g/L，NaH2PO2为25～30g/L，Na4P2O7·10H2O为50～60g/L，用NH3·H2O调节pH为9-11，反应温度为45℃，反应时间为5min。步骤七、将SiCp/Al基体材料进行酸性预镀镍处理，酸性镀镍的溶液配比：NiSO4为20～30g/L，还原剂NaH2PO2为25～35g/L，络合剂C3H6O3为10-～20mL/L，络合剂C6H8O7·H2O为10～20g/L，缓冲剂CH3COONa为10～20g/L，加速剂NaF为1～2g/L，用NH3·H2O调节pH＝4.5～4.6，装载量约为1dm2/L，反应温度为88℃，反应时间为6h～12h，每隔1h换一次镀液，合金镍-磷沉积在镀件表面，随着时间的延长，镀层逐渐加厚从而得到80μm～140μm之间符合光学精密加工要求的厚Ni-P合金镀层。上述步骤一中，所用的砂纸型号为：120#、240#、600#、1000#、1500#；超声清洗的溶剂为：无水乙醇，清洗时间为10min；除油、碱蚀的溶液配比：碳酸钠为20g/L，磷酸钠为30g/L，氢氧化钠为5g/L，反应温度为50℃，反应时间为3～5min。上述步骤二中，所用的出光液为HNO3:HF:H2O＝3:1:1，反应时间为3～5s。上述步骤三中，一次浸锌液是在室温下进行，反应时间为50～60s。上述步骤四中，所用的退锌液为HNO3:H2O＝1:1，反应时间为3～5s。上述步骤五中，二次浸锌液和一次浸锌液浓度相同，室温下反应时间为20-～30s。所述步骤之间均增加清洗步骤，所述清洗步骤是采用去离子水清洗干净SiCp/Al基体材料后再进行下一步骤操作。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术旨于在SiCp/Al复合材料表面镀出厚的非晶态Ni-P膜，以获得高的表面光洁度，改善其抛光性，为下一步完成反光镜镀银或铜膜打下基础。经过预处理后，将基体在较小浓度的浸锌液中经过二次浸锌处理，使SiCp/Al基体材料与镀层之间能够更好的结合，而且没有用到Pb+、Hg2+、Ti+、Cd+等含有重金属离子的活化工艺，减少了废水处理对环境造成的污染。本专利技术所用浸锌液、碱性预镀镍液和酸性镀镍液跟其它镀液相比，所用的试剂少、浓度低、对环境污染小、但镀速较快、镀层均匀、致密度好、可以达到理想的厚度。附图说明图1是电镀法示意图。图2是磁控溅射法示意图。图3是化学酸性镀镍法示意图。图4是通过浸锌预处理后化学酸性镀镍12hN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、将SiCp/Al基体材料进行预处理：包括砂纸打磨、超声清洗、除油和碱蚀处理；/n步骤二、将SiCp/Al基体材料用HNO

【技术特征摘要】
1.一种在SiCp/Al复合材料表面镀厚Ni-P膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将SiCp/Al基体材料进行预处理：包括砂纸打磨、超声清洗、除油和碱蚀处理；
步骤二、将SiCp/Al基体材料用HNO3、HF、H2O配成的溶液进行出光处理；
步骤三、将SiCp/Al基体材料进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液配比为：20～30g/L的ZnO、100～120g/L的NaOH、50～60g/L的KNaC4H4O6·4H2O、1～2g/L的FeCl3；
步骤四、将SiCp/Al基体材料用HNO3、H2O配成的溶液进行退锌处理；
步骤五、将SiCp/Al基体材料用ZnO、NaOH、KNaC4H4O6·4H2O、FeCl3溶液进行二次浸锌处理；
步骤六、将SiCp/Al基体材料进行碱性预镀镍处理，碱性预镀镍的溶液配比：NiSO4为25～30g/L，NaH2PO2为25～30g/L，Na4P2O7·10H2O为50～60g/L，用NH3·H2O调节pH为9-11，反应温度为45℃，反应时间为5min；
步骤七、将SiCp/Al基体材料进行酸性预镀镍处理，酸性镀镍的溶液配比：NiSO4为20～30g/L，还原剂NaH2PO2为25～35g/L，络合剂C3H6O3为10-～20mL/L，络合剂C6H8O7·H2O为10～20g/L，缓冲剂CH3COONa为10～20g/L，加速剂NaF为1～2g/L，用NH3·H2O调节pH＝4....

【专利技术属性】
技术研发人员：坚增运，田梅娟，龙伟，徐涛，李卓，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61