[发明专利]高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法及其专用设备

权利要求书

1.一种高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)纳米SiC颗粒的预处理：在将纳米SiC颗粒加入电解液之前先用4～5mL/L的聚丙烯酸溶液浸泡9～10h，备用；

(2)含纳米SiC颗粒电解液的配制：取步骤(1)得到的纳米SiC颗粒加入到用去离子蒸馏水配制的电解液中，并以1000～1500转/分钟的搅拌速度机械搅拌3～4小时，然后再将含有纳米SiC颗粒的电解液超声振荡1至2小时，使SiC颗粒充分润湿、均匀分散在电解液中，制备得到由280～300g/L CuSO₄·5H₂O、80～100g/L 98％浓硫酸、10～40g/L SiC、3～4g/L糖精和0.2～0.4g/L C₁₂H₂₅SO₄Na组成的含纳米SiC颗粒的电解液，其中SiC颗粒的平均直径为30～45nm；

(3)阴极极板的初处理：对阴极极板依次进行抛光、有机溶剂除油、酸钝化、水洗和干燥处理；

(4)电沉积制备高硬度Cu-SiC纳米复合镀层：以紫铜为阳极，以不锈钢为阴极，电解液经高速喷射方式，电解液中的Cu-SiC纳米粒子连同金属阳极溶解的Cu金属离子一起沉积在阴极极板上，在阴极极板上制备得到高硬度的Cu-SiC纳米复合镀层。

2.根据权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(2)电解液配制完毕后再对电解液进行过滤除杂处理。

3.根据权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的阴极极板的抛光处理方法为机械抛光、电解抛光和/或化学抛光法，以除去阴极极板表面的氧化层、污迹以及微小毛刺。

4.根据权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的有机溶剂除油中的有机溶剂为丙酮或无水乙醇，酸钝化所用到的酸为稀硫酸。

5.根据权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(4)电沉积过程中电解液的温度为35～45℃，阴极电流密度为100～200A/dm²，电解液喷射速度为1～3m/s，电沉积的时间为10～15min，电沉积速度为100～300μm/min。

6.根据权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(4)电沉积前对电解液进行持续搅拌，搅拌速度为500～1000转/分钟。

7.一种实现权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层制备方法的专用设备：其特征在于，它包括水浴槽(1)、位于水浴槽(1)内的储液槽(2)、位于储液槽(2)内的搅拌器(3)，安装在水浴槽(1)底部的加热器(4)、和储液槽(2)相连通的磁力泵(5)、和磁力泵(5)相连通的过滤机(6)、和过滤机(6)相连通的电解液喷射装置(7)、安装在电解液喷射装置(7)上的阳极(8)、安装在机床工作台(9)上的电沉积室(10)、安装在电沉积室(10)内的阴极(11)和控制系统(12)，所述的电沉积室(10)和储液槽(2)相连通。

8.根据权利要求7所述的实现权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层制备方法的专用设备：其特征在于，水浴槽(1)上还装有温控仪(13)，在过滤机(6)和电解液喷射装置(7)之间还安装有转子流量计(14)。

9.根据权利要求7所述的实现权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层制备方法的专用设备：其特征在于，电解液喷射装置(7)中的喷嘴形状为长条形，其大小规格为1×20mm。

10.根据权利要求7所述的实现权利要求1所述的高硬度Cu-SiC纳米复合镀层制备方法的专用设备：其特征在于，所述的阳极(8)为紫铜材料制成，阴极(11)为不锈钢材料制成。