一种提高镍基复合镀层中微米SiC颗粒含量的方法

摘要

复合电镀技术能够实现金属或合金与复合微米颗粒两种材料的性能，具有广阔的应用前景。SiC微米颗粒具有高的强度、高的耐高温性能以及较好的导热性能，已经开放出Ni/SiC、Cu/SiC和Sn/SiC等多种复合镀种。但SiC微米颗粒的含量不高，不能够完全发挥出SiC的上述优点特性。本发明专利提供一种高镍基复合镀层中微米SiC颗粒含量的方法，能够使SiC颗粒在复合镀层中的含量高达50.0%。将能够拓展镍基复合镀层的应用。

说明书

技术领域

本发明属于复合电镀技术领域，具体涉及SiC复合电镀技术。

背景技术

在电镀液中加入SiC颗粒，可以获得SiC颗粒复合镀层。在电镀镍中加入SiC颗粒后，获得Ni/SiC复合镀层，参见三件专利（中国发明专利，专利号CN1227282A，CN1683600A和CN101302643A），这种Ni/SiC复合镀层显著提高了Ni镀层的耐磨性，具有广阔的应用前景。陈劲松向酸铜电镀液中加入纳米SiC颗粒，获得了Cu/SiC复合镀层（中国发明专利，专利号CN101717977A）；安茂忠等人向甲磺酸盐电镀液中加入纳米SiC颗粒，制备了Sn/SiC复合镀层（中国发明专利，专利号CN102051657A）；我课题小组在Ni-W电镀液中加入SiC，获得了Ni-W/SiC复合镀层，参见中国发明专利，专利号为CN104831324A。

SiC为不溶性固体颗粒，本身不带有电荷，在电场作用下不会发生电迁移至电极上，仅仅在搅拌下扩散到电极表面，与电极碰撞时才有可能与镀层发生复合，所以SiC在金属镀层的含量不高，一般不超过10%，如胡文彬等获得Ni/SiC复合镀层中SiC的含量仅为2.4%（见中国发明专利，专利号CN200510024033）。Rudnik等人（Ewa Rudnik, Lidia Burzynska. Marcin Gut, The effect of Cs⁺>+离子后，由于SiC吸附了Cs⁺离子，带上正电，能加速SiC颗粒的复合沉积，最大是SiC的含量提高的28>

上述制备SiC复合镀层的电镀液，其pH值都为酸性，我们把电镀液的pH提高到中偏碱性后，复合镀层中的SiC含量显著提高，高达35%（中国发明专利，专利号为CN104831324A）。本发明给出了进一步提高复合镀层中微米SiC颗粒含量的方法。

发明内容

本发明的目的旨在提高复合镀层中SiC的含量。将在机械尤其采油机械、汽车、精密制造和航空航天领域具有广泛的应用前景。

实现本发明目的的技术方案是：

在SiC复合电镀镀液中加入阴离子，SiC与阴离子发生吸附，而阴离子与金属离子之间的电离常数非常小，吸附的阴离子又与金属离子作用，使得SiC颗粒在镀液中形成更大带电胶团，在电的作用下运动，其碰撞电极时冲量很大，冲量转化成能量，能大大促进SiC颗粒与金属共沉积，所以复合镀层中SiC颗粒的含量能进一步提高。

选用的阴离子为磷酸根、亚磷酸根离子。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

本发明提供的提高复合镀层中微米SiC颗粒含量的方法，直接加入一种含磷酸根、亚磷酸根的盐，所以方法简单，易于推广。本发明提供的提高复合镀层中微米SiC颗粒含量的方法，其SiC的含量高达50%。

附图说明

图1是 Ni-W/SiC复合镀层的能谱谱图。

具体实施方式

实施实例1

在瓦特镍（硫酸镍250g/L，氯化镍20g/L，硼酸20g/L，pH=3，T=55℃）中加入20g/L微米SiC颗粒（3000目），进行复合电镀，其复合镀层中SiC含量为6.3%。

在上述电镀液中加入10g/L磷酸钠后，再进行复合电镀，其复合镀层中SiC含量大幅度提高，为13.2%，是原来的2.1倍。

实施例2

称取硫酸镍3 g，钨酸钠3 g，络合剂13.5 g，放入250 mL烧杯中，再加入超纯水至体积的4/5，加热搅拌溶解，利用40% NaOH溶液调节镀液pH至7.00，最后加入20 g/L微米SiC颗粒（3000目）；进行复合电镀，其复合镀层中SiC含量为32.1%。

在上述电镀液中加入10g/L磷酸钠，再进行复合电镀，其复合镀层中各元素的含量如图1所示，从该能谱上可知，Si的重量百分比为33.29%，换算成SiC的含量为41.6%。与未加磷酸钠的相比，其SiC在镀层中的含量大幅度提高，提高了1.3倍。

实施例3

在实施例2的基础上，改为10g/L亚磷酸钠，进行复合电镀，其复合镀层中SiC含量又进一步提高，为50.0%。

实施例4

在实施例2的基础上，改变磷酸钠的浓度为1、5、20 g/L，再进行复合电镀，其复合镀层中SiC含量分别为36、40、41%，表明磷酸钠的加入都提高了复合镀层中SiC的含量，磷酸根的浓度对SiC含量的影响不是线性关系，趋于一个饱和值，当磷酸钠的浓度大于5 g/L，其作用不显著。