[发明专利]超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法

权利要求书

1.一种超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于具有以下步骤：

①向电铸成型装置（1）的反应器（11）中加入金属盐溶液、纳米颗粒以及复合添加剂，搅拌均匀后通入二氧化碳气体，在32℃～50℃的温度以及8MPa～20MPa的压力下搅拌生成含有纳米颗粒的超临界流体电铸溶液；所述电铸成型装置（1）还具有阴极（13）、阳极（14）、加热线圈（16）以及机械搅拌器（17）；所述阴极（13）包括阴极模板（13-1）和阴极主体（14-2），所述阳极（14）包括阳极模板（14-1）和阳极主体（14-2）；

②设置脉冲间隔为1微秒～5微秒，脉冲宽度为10微秒～30微秒，电流密度为1A/dm²～3A/dm²，接通直流电源（4），使金属盐溶液中的金属离子与纳米颗粒一起沉积到阴极模板（13-1）上，得到纳米复合电铸层；

③沉积完毕后，通过相应处理得到纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：步骤①中所述的金属盐溶液为镍盐溶液或者铜盐溶液；所述的纳米颗粒为纳米金刚石颗粒或者纳米陶瓷颗粒；所述的复合添加剂由十二烷基类化合物和醚类化合物组成。

3.根据权利要求1或2所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：所述金属盐溶液的浓度为200g/L～500g/L，所述纳米颗粒的浓度为5g/L～15g/L，所述复合添加剂的浓度为0.3g/L～3.0g/L。

4.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：步骤①中制备电铸液时还可加入作为电沉积缓释剂的硼酸，硼酸的浓度为30g/L～60g/L。

5.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：步骤①中所述的阳极模板（14-1）为网状金属板；阴极模板（13-1）与阳极模板（14-1）均水平放置，且阳极模板（14-1）位于阴极模板（13-1）的上方。

6.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：所述电铸成型装置（1）还具有调整板（15）；步骤②中还包括在电铸过程中用所述调整板（15）在1cm～5cm的范围内调整阴极模板（13-1）与阳极模板（14-1）之间的距离。

7.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：步骤①中的所述的机械搅拌器（17）有两个，搅拌方式为水平向间歇搅拌。

8.根据权利要求1所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：所述的阴极模板（13-1）为原模或者金属零件。

9.根据权利要求8所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：所述的阴极模板（13-1）为原模；步骤③中所述的相应处理为：利用纳米复合电铸层与原模的热膨胀系数的不同，通过加热或者冷却，使纳米复合电铸层从原模上分离出来，得到与原模型面相反的纳米复合电铸层；或者加入酸/碱将原模腐蚀，保留纳米复合电铸层。

10.根据权利要求8所述的超临界流体电铸成型制备纳米复合材料的方法，其特征在于：所述的阴极模板（13-1）为金属零件；步骤③中所述的相应处理为：通过酸洗，使纳米复合电铸层牢固沉积在金属零件表面，得到纳米复合镀层。