[发明专利]一种具有(220)高择优取向的Ni-SiC复合镀层的制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种具有(220)高择优取向的Ni‑SiC复合镀层的制备方法，包括以下步骤：将钛棒(14)与直流电源(1)正极相连，将钢板(5)与直流电源(1)负极相连，镀液以120‑150L/h的流速从进液口(3)流入，从喷嘴(8)高速喷射至钢板(5)表面，启动直流电源(1)，调整电流密度至200‑220A/dm²。钛棒(14)因为其稳定的化学性质在反应过程中不被消耗，钛棒(14)下端与钢板(5)上表面之间形成稳定的电场环境。在该环境下，还原的镍原子和SiC颗粒快速形成具有(220)高择优取向的Ni‑SiC复合镀层沉积在钢板(5)上。该种结构的Ni‑SiC复合镀层与常规取向的Ni‑SiC复合镀层相比具有表面平整、结合力强的优点。

技术领域

本发明属于特种加工电化学沉积领域，具体地涉及一种具有(220)高择优取向的Ni-SiC复合镀层的制备装置及方法。

背景技术

国内外目前常用的镍镀层的制备方法主要是传统电沉积，工作原理是将工件作为阴极、镍板作为阳极，整体浸没在镀液中，镀液中的镍金属离子在待镀工件表面得电子被还原形成镀层。然而传统电镀方法由于搅拌速度不够，离子的传输速度较低，镀液中的离子分布不均匀导致出现浓差极化现象。当沉积电流密度高的时候，浓差极化现象更加严重，得到的镀层表面质量差。另外利用传统电镀制备的镀层通常存在着针孔，麻点等缺陷。因此沉积效率低，镀层质量较差是传统电镀方法存在的弊端。

喷射电沉积技术是在传统电沉积的基础上衍生出来的一种沉积方式，其沉积原理与普通电沉积并无差别，只是其采用的是将电镀液以一定的速度和压力喷射到阴极表面，阴极与阳极之间通过电镀液构成回路，此时喷射流流过区因有电流通过而产生电沉积。以该种方式进行的沉积有特殊的流场和电场，高速流动的液流加快了沉积过程中离子的传输速度，强烈的扰动使离子分布更加均匀，降低了浓差极化，同时可以减少杂质的沉积，以便于获得具有良好质量的镀层。由于喷射电沉积具有选择性沉积的特点，由于喷射流场限制电场的强弱和分布，因而通过控制流场和电参数可以获得许多传统电沉积无法获得的镀层形态。

在电沉积过程中，常常出现晶面择优取向(织构)现象，即在沉积层中，相当数量的晶粒表现出某种共同取向特征，如果晶粒的取向高度集中于某个取向，则称高择优取向。近些年来，关于电沉积制备镍基金属镀层中晶粒择优取向的研究也受到大家广泛关注。有研究人员利用电沉积方法制备Ni-SiC复合镀层时，发现随着SiC含量的增加，镀层晶粒取向由(200)逐渐向(111)演变，当镀层结构为(111)择优取向时镀层的耐腐蚀性提升。有研究人员在制备Ni-Cu/Al₂O₃复合镀层时，发现随着镀液中Al₂O₃纳米颗粒的含量增加，镀层逐渐向(111)择优取向结构演变，镀层的硬度以及耐磨性、耐腐蚀性得到提升。有研究人员利用传统电沉积方法制备Ni/diamond复合镀层中，发现加入添加剂BEO的加入可导致镀层产生(200)择优取向，镀层的耐磨性得到提升。

然而关于镍基复合镀层的晶粒取向的研究主要集中于(111)和(200)取向，对于Ni-SiC复合镀层的(220)高择优取向研究未见报道。利用现有的技术及方法难以高效地制备出具有(220)高择优取向的Ni-SiC复合镀层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有(220)高择优取向的Ni-SiC复合镀层的制备装置及方法。

本发明的技术方案如下：