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本文以SiCp/Al复合材料为基材,在其表面化学沉积Ni-P合金镀层。采用无钯活化的预处理工艺,利用正交实验优化化学镀镍液;研究了镀液温度和pH值对镀液性能的影响;利用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)等测试、分析技术对镀层的微观结构、成分进行了测试;采用钎焊法测试了镀层的焊接性;研究了热处理对镀层硬度、耐蚀性的影响;并探讨了SiCp/Al复合材料表面化学镀镍的机理。
预处理研究结果表明:适合于SiCp/Al复合材料的预处理工艺为丙酮除油8min;在硝酸、双氧水、去离子水(体积比为1∶1∶1)的混合溶液中,室温粗化10min;然后在无钯活化液(醋酸镍∶次亚磷酸钠∶乙醇为1∶1∶15)中对基体进行活化,活化时间为10min;最后在160℃下热还原30min。
镀液的正交实验优化结果为:综合指标随着乳酸浓度的增加而增加,随硫酸镍浓度、次亚磷酸钠浓度的增加先降低、后增加,从而优化的镀液配方为硫酸镍20 g/L,次亚磷酸钠25 g/L,乳酸30 g/L,硼酸20 g/L,氟化钠1 g/L。适宜的操作条件为:镀液温度为90±1℃, pH值为4.4~4.6,装载量为100 cm2/L,施镀过程中适度地搅拌。
镀层性能检测表明:镀层为微晶态;镀层中的磷含量在10.05wt%左右,属于中磷镀层;镀层致密、均匀,结合牢固。镀镍层钎焊后,镀层与基体之间结合紧密,没有出现脱落和剥离现象,界面处没有发现孔洞、裂纹等缺陷,镀层的焊接性良好。镀层随后期热处理温度的升高逐渐晶化,随着Ni3P强化相的析出,硬度也逐渐升高,但镀层的耐蚀性随温度的增加有所下降。化学镀镍机理的探讨表明:H2PO2-在加热的条件下产生了活化态的氢原子促使Ni2+还原为金属Ni,从而成为SiCp/Al复合材料表面化学镀镍的催化活性中心。