[发明专利]一种Fe-Ni/ZrO2纳米复合材料的电沉积制备方法

说明书

本发明涉及一种Fe‑Ni/ZrO₂纳米复合材料的电沉积制备方法，总结了现有Fe‑Ni/ZrO₂复合电沉积的各种工艺，提供系统、全面、可行的复合电沉积方法。复合电沉积过程由镀液配置、第二相粒子溶入镀液、阴阳极板表面处理、设定外场参数和电流参数、镀后处理组成。采用两种电解液溶剂，分别是去离子水和乙二醇；电解液体系依据电解质则可分为硫酸盐体系和氨基磺酸盐体系；采用的电流参数分为：直流电沉积、脉冲电沉积和换向脉冲电沉积。优越性：(1)镀层质量高，表面光亮，无明显剥落或气孔等缺陷；(2)第二相粒子在镀层中分布弥散，不出现明显团聚现象；(3)由于ZrO₂第二相粒子的作用，镀层耐磨性和表面硬度较同成分Fe‑Ni合金提升。

技术领域

本发明属于电化学领域，属于一种金属复合电沉积方法，涉及一种Fe-Ni/ZrO₂纳米复合材料的电沉积制备方法。

背景技术

复合电沉积是电沉积技术的一个分支，是指在普通电沉积镀液体系中引入第二相纳米粒子，与镀液中的金属离子共同沉积成为镀层的过程，在工艺参数控制得当的前提下，复合电沉积可以制备高性能的纳米复合材料。依据引入的第二相粒子不同，对材料性能会有不同的提升效果。目前常用的第二相粒子主要有ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄、SiC、BN、InO₂以及一些有机高分子材料。

在Fe-Ni合金中引入ZrO₂纳米粒子制备复合材料，具有以下优点：(1)显著提升材料的硬度和耐磨性，能够延长零件寿命并满足特殊环境的需求；(2)ZrO₂粒子在薄膜中的最大溶解度达到了惊人的36％，参数可调范围广阔；(3)ZrO₂粒子为材料带来优异的热稳定性和化学稳定性；(4)ZrO₂膨胀系数及弹性模量与Ni基、Fe基等纳米晶基体相似，与基体金属的润湿性良好，力学性能匹配优良。基于以上几点，Fe-Ni/ZrO₂在提升材料的硬度等力学性能方面，具有良好的发展前景。

然而目前Fe-Ni/ZrO₂的复合电沉积也存在诸多问题，首先是目前镀液体系纷繁复杂，各电沉积方法差异巨大，且制得Fe-Ni/ZrO₂镀层质量参差不齐，目前尚没有相关专利；其次是缺乏镀液均匀化手段，使得制得镀层缺陷较多，性能不佳；最后是缺乏有效的第二相粒子分散手段，很容易造成镀层中第二相粒子团聚，严重影响材料性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种Fe-Ni/ZrO₂纳米复合材料的电沉积制备方法，提供系统、全面、可行的复合电沉积方法，制备具有较好性能的Fe-Ni/ZrO₂纳米复合材料。

技术方案

一种Fe-Ni/ZrO₂纳米复合材料的电沉积制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、配置电解镀液：电解镀液中的电解液溶剂为离子水或乙二醇，电解质为硫酸盐体系或氨基磺酸盐体系；所述电解镀液pH根据镀液配方不同为1.5～2.5；

步骤2：以惰性阳极Ti为惰性阳极，以活性阳极Fe-Ni合金为活性阳极；以4K抛光的304不锈钢板为阴极则；