[发明专利]一种基于阳极氧化多孔金属基表面电沉积纳米晶功能镀层的方法

说明书

本发明公开了一种基于阳极氧化多孔金属基表面电沉积纳米晶功能镀层的方法，所述方法包括依次对金属基体表面进行机械抛光、热碱液去油脂、阳极氧化、Pd²⁺‑Sn²⁺敏化活化、Ni‑P化学镀及脉冲电沉积纳米晶功能镀层。本发明所述方法利用化学镀Ni‑P薄膜作为过渡层，利于后续电沉积多种镀层，如：Ni、Cu，且非晶态的组织结构有助于细化后续镀层的晶粒尺寸；所述方法中低温的时效处理，有利于缓解Ni‑P薄膜的生长应力，避免了开裂的倾向；本发明所述方法适用于纯钛、铝或镁等多种活泼金属的表面改性；以化学镀Ni‑P薄膜作为过渡层来电沉积大厚度纳米晶镀层，采用划痕仪和截面观察的方法验证了界面结合力良好，可用于一般低载荷抗磨条件下的工程表面材料。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及金属材料的表面改性，具体为一种基于阳极氧化多孔金属基表面电沉积纳米晶功能镀层的方法。

背景技术

由于具有比强度高、耐蚀性能优异和热稳定性高等优点，纯钛及其合金被广泛地应用到航空航天、3D打印材料、生物医学等领域。然而，实际使用过程中钛合金表面的耐磨性、可焊性等性能差，因而严重限制其应用范围。

为进一步提高纯钛及其合金应用范围，势必要对其表面进行改性增强。常见表面改性技术主要有：机械合金化、激光表面涂敷、搅拌摩擦焊、等离子双辉技术、物理化学气相沉积等。但目前的技术瓶颈是：钛金属化学活性大，即使被HF酸等酸溶液预处理后，裸露出来的新鲜Ti会自发地与空气中的O₂反应，促使其表面钝化成一层致密的氧化膜，很难在其表面生长功能镀层，且由于该氧化膜的存在而导致钛基体与表面涂层之间的界面结合力很难得以保证。

鉴于此，需寻求一种简单易行的办法对钛金属进行表面改性，其目的是保持钛金属表面活性的同时提高表面功能镀层与钛基体的界面结合力。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种同时保持金属基表面活性及其表面功能镀层与基体的界面结合力，本发明通过阳极氧化的方法制备孔径适合的多孔金属基体，然后在其表面采用Pd²⁺-Sn²⁺敏化活化处理以还原出Pd原子，紧接着进行Ni-P化学镀，为后续电沉积纳米晶功能镀层作组织结构准备。

技术方案：一种基于阳极氧化多孔金属基表面电沉积纳米晶功能镀层的方法，所述方法包括依次对金属基体表面进行机械抛光、热碱液去油脂、阳极氧化、Pd²⁺-Sn²⁺敏化活化、Ni-P化学镀及脉冲电沉积纳米晶功能镀层。

优选的，所述方法的具体步骤如下：

第1步、机械抛光：先采用SiC水砂纸对金属基体进行粗磨，然后采用Al₂O₃抛光膏进行抛光，直至金相显微镜观察表面无划痕；

第2步、热碱液去油脂：将机械抛光后的金属基体置于超声发生器中，加入热碱液，处理温度为65～80℃，充分振荡后用去离子水洗净，干燥备用；

第3步、阳极氧化：在H₂SO₄体系的溶液中，采用直流稳压电源处理金属基体表面，电压100～120V，时间5～8min，溶液温度30℃，电流密度0.2A/dm²～0.4A/dm²；

第4步、Pd²⁺-Sn²⁺敏化活化：将第3步制得的多孔金属基体置于干燥箱中干燥，依次进行敏化、活化处理，处理温度为45±5℃，时间为3～5min；

第5步、Ni-P化学镀：将第4步处理后的金属基体置于化学镀溶液中，在pH为9～10、温度为35℃条件下，利用敏化活化还原得到的Pd原子在金属基体表面催化生成活性点，生长Ni-P薄膜；