[发明专利]一种基于循环伏安法的Ni-B CMMA多层合金制备方法

说明书

本发明公开了一种基于循环伏安法的Ni‑B CMMA多层合金制备方法，以石墨或镍板或不溶性涂层电极为对电极、工件为工作电极，通过循环伏安法周期性调控沉积参数，获得组成和结构能够调控的Ni‑B合金，该Ni‑B合金为CMMA多层结构，其层数为30～1000。本发明采用循环伏安法制备Ni‑B多层合金，相比传统恒电流或恒电位技术，更易实现多层合金的制备，更容易实现对沉积过程、沉积厚度、扫描周期的调控，获得的多层结构大大抑制了涂层贯穿孔的形成，耐蚀性显著提高。

技术领域

本发明属于金属防护和合金制备技术领域，特别涉及了一种Ni-B CMMA多层合金制备方法。

背景技术

Ni基合金以其良好的硬度、耐蚀耐磨性在航空航天、电子器件、海工机械防护领域得到广泛应用，其中电化学方法是制备合金涂层的一种简便、有效的方法。传统的电沉积技术一般通过控制电流来实现。在恒电流沉积中，电流不变但沉积电位是在不断改变的，难以实现沉积电位的精确控制。在电沉积过程中阴极析氢会导致涂层存在毛细孔、贯穿孔或微裂纹缺陷，这些缺陷难以有效控制，限制了其防护性能的提高。目前，恒电流和恒电位沉积方法研究的很多，性能上已基本挖掘殆尽，很难有跨越式提升。

近年研究发现，性能设计和微结构调控是提高涂层性能的有效途径，相同组成厚度的涂层，经过微结构调控后防护性能可以提升近百倍。近年来研究表明，CMMA合金(Composition modulated multilayer alloy)具有比相同组分厚度的合金更优越的性能，已成为先进防护涂层的研究热点。CMMA是一种通过性能设计和结构调控获得的具有多层结构，性能优异的新型金属或合金。Ni-B合金是耐蚀耐磨性能非常好的涂层，但仍然面临贯穿孔问题，贯穿孔缩短了腐蚀介质到达基材金属表面的时间，缩短了其防护寿命。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于循环伏安法的Ni-B CMMA多层合金制备方法，解决传统制备方法难以精确控制沉积电位，在电沉积过程中阴极析氢导致涂层存在贯穿孔的问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于循环伏安法的Ni-B CMMA多层合金制备方法，以石墨或镍板或不溶性涂层电极为对电极、工件为工作电极，通过循环伏安法周期性调控沉积参数，获得组成与结构可调控的Ni-B合金，该Ni-B合金为CMMA多层结构，其层数为30～1000；循环伏安法的扫描电位E∈[E₁,E₂]，其中，-1.5V≤E₁≤-0.8V，-0.5V≤E₂≤0.1V，电位扫描速率v的范围为1mV/s≤v≤100mV/s，扫描周期数等于合金层数，以上电位均相对于饱和甘汞电极；该制备方法的电解液以质量浓度计由以下成分组成：150～350g/L镍盐，1～6g/L三甲胺硼烷，20～50g/L硼酸，0.1～2g/L助剂，0～1g/L润湿剂，溶剂为水。

基于上述技术方案的优选方案，镍盐包含硫酸镍、氯化镍或碱式碳酸镍中的至少一种，且必须含有硫酸镍。

基于上述技术方案的优选方案，助剂为糖精。

基于上述技术方案的优选方案，润湿剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚硫酸钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的一种；

基于上述技术方案的优选方案，电解液的pH值为3～5；电沉积时电解液的温度为35～70℃。

基于上述技术方案的优选方案，在电解液中加入0.5-15g/L的SiC、Al₂O₃、TiN或TiO₂纳米颗粒，在搅拌下实现纳米粒子的共沉积，获得纳米复合Ni-B CMMA多层合金。

采用上述技术方案带来的有益效果：