一種用于SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B/GO復合鍍層的化學鍍液及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料科學技術領域，具體的說，涉及一種用于SiCp/Al材料表面化學鍍 Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍液及其應用。
【背景技術】
[0002] 碳化硅顆粒增強鋁基復合材料(SiCp/Al復合材料)是由碳化硅和顆粒狀的鋁復合 而成，具有高比強度、高比模量、低熱膨脹系數、抗磨損能力強、高尺寸穩定性、高耐磨性及 良好的導熱導電性、高溫性能與疲勞性能。碳化硅顆粒增強鋁基復合材料在航空航天、船 舶、汽車、電子及空間技術等領域具有廣泛的工程應用前景，是目前普遍公認的最有競爭力 的金屬基復合材料品種之一。然而，由于材料中SiC顆粒體積分數較高，其焊接性能較差，且 在焊接過程中容易發生氧化，對保護氣體純度要求較高。為此，提出在其表面鍍覆一層金屬 保護層的設想。表面覆蓋的金屬層既要與復合材料基體結合牢固，其自身又必須具有耐高 溫、抗氧化等特性，還要與焊料潤濕良好。
[0003] 如今，隨著對碳化硅顆粒增強鋁基復合材料的深入研究，在碳化硅顆粒增強鋁基 復合材料表面進行化學鍍的方法眾多，目前還沒有人在碳化硅顆粒增強鋁基復合材料表面 進行化學鍍鎳硼合金。
[0004] WU Mao小組對化學鍍鎳磷SiCp/Al復合材料與錫2.5Ag-2. ONi焊料之間的界面反 應做了研究，發現不同的P含量將導致不同的焊點微觀結構。當P的含量為10%時，Ni以高速 擴散到焊料中，產生Ni 3Sn4。從這我們可以發現，P在焊接反應中發揮了巨大的作用。 E. Correa小組在AZ91D鎂合金上和純鎂上進行化學鍍Ni-B，并對兩個鍍層進行表征，檢測其 耐磨性和耐腐蝕性，發現在鎂合金上鍍層的效果比在純鎂上邊的效果好。說明B對鍍層的耐 腐蝕和耐摩擦性有很大的幫助。而且石墨烯是以其獨特的二維結構和優異的電學、光學、熱 血和機械性能，倍受科研機構的大力關注，已經成為化學、物理等領域的熱點研究課題。大 量理論和實驗研究表明，石墨烯及其衍生物在納米器件、半導體材料、生物傳感器、信息存 儲、太陽能電池和儲氫材料等領域具有潛在的重要應用價值。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于SiCp/Al材料表面化 學鍍Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍液及其應用。本發明的化學鍍液組成簡單，用于SiCp/Al材 料表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層，得到的復合材料有良好的焊接性能和耐腐蝕性能。
[0006] 本發明的技術方案具體如下。
[0007] 本發明提供一種用于SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍液，化學 鍍液按每升計算，其組成及含量如下： 乙酸鎳 35-45g 硼氫化鈉 0,3-0.7g 乙二胺 40-50g
[0008] 氫氧化鈉 30-40g 硼酸 8-15g 十二烷基硫酸鈉 0.2-0.4g 氧化石墨烯 0.25-lg
[0009] 余量為蒸餾水。
[0010]本發明中，上述用于SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍液的制備 方法，具體步驟如下：
[0011] (1)將氧化石墨烯用十二烷基硫酸鈉進行表面改性后，超聲分散待用；
[0012] (2)將乙酸鎳、硼氫化鈉、乙二胺、硼酸、十二烷基硫酸鈉和步驟（1)中的改性過的 氧化石墨烯在蒸餾水中溶解，得到混合溶液；
[0013] ⑶將步驟⑵的混合溶液用氫氧化鈉調節pH值至10-14,即得到化學鍍液。
[0014] 本發明還提供一種上述用于SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍 液的應用。應用方法的具體步驟如下：
[0015] ①采用無鈀活化的預處理工藝，對SiCp/Al材料表面進行預處理；
[0016]②將步驟①經預處理后的SiCp/Al材料放入化學鍍液中，通入空氣20-40min后，取 出，用蒸餾水清洗，再在15_25°C溫度下干燥，即得到表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層的SiCp/ A1復合材料。
[0017] 上述步驟①中，SiCp/Al材料表面經過的預處理步驟包括除油、粗化和活化三步 驟。
[0018] 本發明的有益效果在于：
[0019] 1、硼氫化物是用于化學鍍鎳中最強的還原劑，任何一種水溶性硼氫化物都可以使 用，硼氫化物的相對分子質量不大，但能用于還原的當量卻很高。一般情況下，硼氫化物的 還原當量比次磷酸鹽高，1個硼氫化物分子相當于4個次磷酸鹽分子，因此，以硼氫化鈉為還 原劑進行化學鍍鎳比較經濟。在堿性溶液中Ni-B鍍層具有較高的耐蝕性和良好的焊接能 力；
[0020] 2、石墨烯是以其獨特的二維結構和優異的電學、光學、熱血和機械性能，倍受科研 機構的大力關注，已經成為化學、物理等領域的熱點研究課題。大量理論和實驗研究表明， 石墨烯及其衍生物在納米器件、半導體材料、生物傳感器、信息存儲、太陽能電池和儲氫材 料等領域具有潛在的重要應用價值；
[0021] 3、SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B合金，提高材料焊接性能，對于材料的應用有很大 的幫助;采用化學鍍法，鍍層的分散能力好，無明顯的邊緣效應；
[0022] 4、SiCp/Al材料具有較高的比強度、比剛度、彈性模量、耐磨性和低的熱膨脹系數 等優良的物理性能，比單一的材料具有很多優點，而且成本低。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體的實施例對本發明的技術方案做進一步的描述，但本發明并不限于 下述實施例。
[0024]本發明各實施例中所用的各種原料，如無特殊說明，均為市售。
[0025] 實施例1
[0026] 一種用于SiCp/Al材料表面化學鍍Ni-B/G0復合鍍層的化學鍍液，按每升計算，其 組成及含量如下： 乙酸鎳 3? 硼氫化鈉 〇.3g 乙二胺 40g
[0027] 氫氧化鈉 30g 硼酸 8g 十二烷基硫酸鈉 〇.2g 氧化石墨烯 0.25g
[0028] 余量為蒸餾水；
[0029] 上述的化學鍍鎳硼鍍液通過如下的步驟的方法制備：
[0030] 將氯化鎳、硼氫化鈉、乙二胺、十二烷基硫酸鈉、氧化石墨烯依次加入蒸餾水中溶 解，然后用10%氫氧化鈉調節pH值至10-13,即得到化學鍍液。
[0031] 應用實施例1
[0032]將實施例1的鎳硼化學鍍液應用于碳化硅顆粒增強鋁基復合材料表面以形成Ni-B/G0復合鍍鍍層的方法，具體包括如下步驟：
[0033] (l)SiCp/Al材料工件表面的預處理
[0034]首先將SiCp/Al材料表面依次經1