[发明专利]一种纳米复合镀镍基镀层材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及用金属材料对非晶合金或钛合金、铝合金等材料的表面镀覆材料及，尤其涉及一种纳米复合镀镍基镀层材料及其制备方法。

技术背景

    有研究表明在真空环境或低压条件下，两个相互接触的洁净机械零部件金属表面之间非常容易发生胶粘，而且由于摩擦热难以散失，致使接触界面的温升很高，高温(包括环境温升)和真空及低压(以及高接触负荷)环境，都是导致接触界面发生胶粘和摩擦磨损加剧的重要原因。而航天器、飞机也有如此类似的情况发生。由此可见，对空间机械摩擦副的润滑要求非常严格。在这种特殊的环境条件下使用的润滑剂，不仅应当具有适应性很强的良好摩擦学性能，而且它还必须具有超低蒸气压的特性，以防止缩短使用寿命和污染探测器的空间环境。

    在低压或真空环境中，两个相互接触的机械零部件表面之间容易发生材料的相互扩散转移与键合，从而导致粘结。随着预载荷的增大和摩擦副在间歇操作过程中静止时间的延长，这些现象都越发明显。在静、动摩擦转换过程中，接触界面容易产生粘、滑、摩擦噪声和粘着磨损。为了防止和解决粘结的发生，目前，通常采用物理气相沉积(PVD)、磁控溅射、离子束溅射或表面阳离子注入等表面处理方法，在上述方法中，最常用的是磁控溅射法。

    通过溅射方法获得纳米稀土氧化物和碳纳米管薄膜润滑的空间机械摩擦副，在真空度为10^-3Pa量级和静止时间不到l0 min的条件下，重新启动时的摩擦系数没有发生变化。但是，当静止时间处在10～1000 min范围内的情况下，重新启动时的摩擦系数就由0．015增大到0．045，在经过约lmin运行后又恢复到0．0l5。

经过上述方法进行表面处理后的运动构件，尽管能够有效防止真空粘结行为的发生或减少运动构件的摩擦磨损。但是，上述方法存在着一个共同的缺点，就是需要的设备复杂、工艺条件苛刻及薄膜的制备成本高。以磁控溅射为例，在制备纳米稀土氧化物和碳纳米管薄膜时使用的钼靶，需要极高的纯度(>99．99％以上)钼靶并且价格十分昂贵。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种防止粘结、且不需要复杂的设备，而且工艺简单、材料来源广阔、价格低廉、制备成本低、生产过程无污染，适合于中试化、工业化生产的一种纳米复合镀镍基镀层材料及其制备方法。

本发明的技术方案

一种纳米复合镀镍基镀层材料，按重量百分比计算含有纳米稀土氧化物0.02～0.5%和碳纳米管0.02～0.3%。

上述的一种纳米复合镀镍基镀层材料的制备方法，包括镀件除油、活化、预

镀、镀覆：

镀覆过程中所用的化学镀液的组成为：

硫酸镍18～42g／L，次亚磷酸钠16～34g／L，乙酸钠

2～60g／L，柠檬酸钠5～70g／L，乳酸4～30g／L；用乳液法制备得液状2～18g／L的纳米稀土氧化物和2～12g／L碳纳米管；

所述的纳米稀土氧化物中的稀土元素指镧、鈰或钇；

所述的纳米稀土氧化物和碳纳米管的粒径为30～98纳米；

用醋酸或氨水调整镀液的pH值为3～14；

镀覆过程中控制温度为70～95℃，镀覆时间O．5～3小时。

上述的一种纳米复合镀镍基镀层材料的另外一种制备方法，包括镀件除油、

活化、预镀、镀覆：

镀覆过程中所用的电镀液

镀液的组成为：硫酸镍118～298g／L，氯化镍13～78g／L，硼酸2～28g／L，亚磷酸或次亚磷酸钠3～48g／L，硫酸钠8～98g／L；2～18g／L的纳米稀土氧化物和2～12g／L碳纳米管；用硫酸或氢氧化钠调整镀液的pH值为1～4；

所述的纳米稀土氧化物中的稀土元素指镧、鈰或钇等；

所述的化学修饰的纳米稀土氧化物和碳纳米管的粒径小于98纳米；

镀覆过程中控制温度为20～70℃，阴极电流密度1～3A／dm²下，镀覆时间0．5～3小时。

上述的本发明的纳米复合镀镍基镀层材料特别适用于非晶合金或钛合金、铝合金的镀覆。

本发明的明显效果