[发明专利]一种三电极体系下电沉积Ni-Co/SiC纳米复合镀层的制备方法

说明书

本发明公开了一种三电极体系下电沉积Ni‑Co/SiC纳米复合镀层的制备方法，包括以下步骤：1）纳米颗粒SiC分散液的制备；2）改性电镀液的制备；3）Ni‑Co/SiC纳米复合镀层的制备。三电极体系下，通过电化学方法使纳米SiC颗粒与基底金属共沉积，制备Ni‑Co/SiC纳米复合镀层。该制备方法取材方便、工艺操作简单、成本低、硬度大、耐磨和耐腐蚀，是一种高精表面强化技术。利用本发明所制备的沉积Ni‑Co/SiC纳米复合镀层在表面材料保护具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于表面材料保护领域，具体涉及一种三电极体系下电沉积Ni-Co/SiC纳米复合镀层的制备方法，特别涉及利用此技术进行材料高精表面强化的应用。

背景技术

近些年来，表面处理技术的不断发展，推动了高新技术产业及其它产业链的快速进步，成为了产品增值、新材料研发的重要手段，也是提高机电产品性能、质量和延长使用寿命的有效措施。

由于电沉积Ni-Co合金展现出良好的磁性、高温、力学及电催化性能。因而近年来在诸多领域有着越来越广泛的应用。但是，随着社会的不断发展，现代工业如航天航空、汽车工业等的迅猛发展对材料综合性能的要求越来越高，这时候传统的Ni-Co合金材料就表现比较乏力，因此快速研发各功能性镀层，是现在材料学中的一个重要分枝科学。SiC颗粒物化性质稳定、耐磨耐蚀性能优异、导热系数高、热膨胀系数小，将其掺杂到Ni-Co合金中得到的复合镀层综合了Ni-Co合金和SiC颗粒的优点，表现独特的化学、生物、物理等优异性能，正吸引了越来越多的关注。尤其是采用纳米SiC颗粒作为Ni-Co合金的第二增强相时，材料表现出来的优异性能，受到许多研究者的青睐。比如Bakhit等研究了在Ni-Co合金中掺杂进纳米SiC颗粒后，镀层的硬度和晶粒尺寸得到了较大的提升，大大拓宽了该类复合镀层的应用范围。Yang等通过电沉积技术在碳钢表面镀覆Ni-Co/SiC涂层，其紧凑的结构和较强的机械性能诸如硬度、耐磨和耐腐蚀性能大大降低了油气或者浆料在传输过程中对碳钢钢管的侵蚀和磨损作用，延长了其使用寿命。

这些工艺虽然可成功制备Ni-Co/SiC纳米复合镀层，但纳米微粒本身高温稳定不强，在高温下不能够保持稳定的性能；纳米微粒在高温下镀层发生的晶粒粗化现象，高温工作状态下的发生微观剥落现象。现有工艺无法很好地解决微粒团聚的问题，但相比而言，纳米微粒粒径更细小、比表面积更大，更易形成尺寸较大的团聚体，其影响程度远大于微米微粒。因此，纳米微粒在镀液中的分散性是制备纳米复合镀层的关键。微粒的分散性主要取决于微粒之间的排斥力和吸引力。前者为主导时，微粒稳定性好；后者为主导时，微粒易凝聚沉淀。事实上，复合镀层的性能受到基质特性和微粒特性共同影响，选用性能优良的基质对于化学复合镀同样重要。重点研究镀液中微粒浓度、热处理温度、微粒尺寸和不同微粒对镀层结构和性能的影响规律，为优化施镀工艺、提升镀层性能提供理论依据。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种三电极体系下电沉积Ni-Co/SiC纳米复合镀层的制备方法。该制备方法取材方便、工艺操作简单、成本低、硬度大、耐磨和耐腐蚀，是一种高精度表面强化技术。

本发明鉴于Ni-Co合金镀层本身出色的性能及广泛的用途，以Ni-Co合金为基底金属，在三电极体系下通过电化学方法使纳米SiC颗粒与基底金属共沉积，制备Ni-Co/SiC纳米复合镀层，通过工艺条件的优化，以期制备高耐腐蚀的纳米复合镀层，具有广阔应用推广前景。

本发明还要解决的技术问题是提供了所述的制备方法得到的Ni-Co/SiC纳米复合镀层。

本发明最后要解决的技术问题是将制备的Ni-Co/SiC纳米复合镀层可以作为电极材料等的表面保护层，在表面材料保护具有广阔的应用前景。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种三电极体系下电沉积Ni-Co/SiC纳米复合镀层的制备方法，包括以下步骤：