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一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝的制作方法

文檔序號(hào):40454696發(fā)布日期:2024-12-27 09:19閱讀:8來源:國知局
一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝的制作方法

本發(fā)明涉及金屬電鍍材料制備,具體為一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝。


背景技術(shù):

1、隨著電子和汽車工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)有色金屬電鍍材料的需求日益增長。傳統(tǒng)的電鍍工藝存在環(huán)境污染和材料性能不足的問題。因此,開發(fā)一種既環(huán)保又高性能的電鍍材料具有重要的實(shí)際意義。

2、經(jīng)檢索,中國專利公告號(hào)為cn106400071b的專利公開了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,雖然該電鍍材料是在基底材料的表面鍍覆有色金屬,增強(qiáng)了該電鍍材料的耐高溫性和耐腐蝕性,并且,具有很好的可焊性,可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子通信等諸多領(lǐng)域,但該方法依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法,這可能導(dǎo)致鍍層厚度不均勻,特別是在基底材料的復(fù)雜幾何形狀上,并且傳統(tǒng)合金層在耐腐蝕和耐高溫測(cè)試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性,從而容易在惡劣環(huán)境下退化,限制了材料在惡劣環(huán)境下的使用壽命。

3、為此本發(fā)明提出了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,該材料具有更好的耐腐蝕性、耐高溫性和可焊性,同時(shí)減少制備過程中的環(huán)境污染。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,解決了背景技術(shù)中所提出現(xiàn)有電鍍材料依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法,導(dǎo)致鍍層厚度不均勻,并在耐腐蝕和耐高溫測(cè)試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,包括基底材料、鋅鎂合金層、鈦鍺合金層、納米氧化鋁層以及納米復(fù)合封閉劑層;所述基底材料為鋁合金;所述鋅鎂合金層為依次鍍覆于基底材料表面的一層鋅鎂合金,其中鋅和鎂的重量比為1:2~3;所述鈦鍺合金層為在鋅鎂合金層上鍍覆的一層鈦鍺合金,鈦鍺合金層的縱截面為等距排列的若干個(gè)正方形,其中鈦和鍺的重量比為1:15~25;所述納米氧化鋁層為在電鍍后處理階段,通過化學(xué)氣相沉積法引入到合金層中的納米氧化鋁(al2o3),以增強(qiáng)鍍層的耐腐蝕性和耐高溫性;

3、所述納米復(fù)合封閉劑層為采用原子層沉積技術(shù)在合金層表面均勻涂覆的納米復(fù)合封閉劑層,由納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂混合配制而成,體積比為1:2,所述封閉劑層中的封閉劑是由以下重量份的組分混合配制而成:尿囊素2~3份,聚季銨鹽-74~10份,丙烯酸聚合物1~2份,甲基脯氨酸2~3份,甲基異噻唑啉酮2~3份,水80~90份。

4、優(yōu)選的,其步驟如下:

5、s01.基底材料的選擇與預(yù)處理:選擇鋁合金作為基底材料,使其具有良好的機(jī)械性能和表面處理適應(yīng)性,使用無磷環(huán)保型水基清洗劑對(duì)基底材料進(jìn)行超聲波清洗,有效去除表面的油污、灰塵和其他雜質(zhì),為后續(xù)電鍍步驟打下良好基礎(chǔ);采用超純水進(jìn)行噴淋清洗,進(jìn)一步清潔基底材料表面,確保其達(dá)到適合電鍍的清潔度標(biāo)準(zhǔn),以提高電鍍層的附著力和均勻性;

6、s02.表面活化處理:對(duì)預(yù)處理后的基底材料進(jìn)行化學(xué)活化處理,改善材料表面的化學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu),從而增強(qiáng)其與后續(xù)鍍層的結(jié)合力,提高鍍層的附著力和耐用性;再采用噴砂處理,以進(jìn)一步增加基底與鍍層間的接觸面積;

7、s03.電鍍鋅鎂合金層:在電鍍過程中,采用脈沖電鍍技術(shù)對(duì)基底材料進(jìn)行表面處理,以電鍍鋅鎂合金;提高鍍層的質(zhì)量和性能,通過調(diào)整電鍍參數(shù)來優(yōu)化鍍層的均勻性和附著力;

8、s04.電鍍鈦鍺合金層:通過脈沖電鍍?cè)阡\鎂合金層表面進(jìn)行鈦鍺合金的電鍍,形成條狀分布的鈦鍺合金層,以確保鍍層的均勻性和質(zhì)量;

9、s05.納米顆粒的引入:在電鍍后處理階段,通過化學(xué)氣相沉積法將納米氧化鋁(al2o3)引入到合金層中,以增強(qiáng)鍍層的耐腐蝕性和耐高溫性;

10、s06.納米復(fù)合封閉劑層的涂覆:在合金層表面使用原子層沉積技術(shù)均勻涂覆納米復(fù)合封閉劑層,形成一層能夠提供額外保護(hù)的封閉劑層;

11、s07.后處理與質(zhì)量檢驗(yàn):對(duì)制備完成的電鍍材料進(jìn)行熱固化處理,固化溫度設(shè)定為120℃,時(shí)間1小時(shí),以去除多余的封閉劑并增強(qiáng)封閉劑層的附著力。

12、優(yōu)選的,所述s01中基底材料選用具有優(yōu)異機(jī)械性能和表面處理適應(yīng)性的6061或7075型號(hào)鋁合金,清洗過程采用無磷環(huán)保型水基清洗劑,通過超聲波清洗技術(shù)去除基底材料表面的油污、灰塵和其他雜質(zhì),清洗后使用電導(dǎo)率為0.055μs/cm的超純水進(jìn)行噴淋清洗,確?;撞牧媳砻媲鍧嵍鹊碾妼?dǎo)率低于0.5μs/cm,以滿足后續(xù)電鍍工藝的要求。

13、優(yōu)選的,化學(xué)活化處理使用10%濃度的稀鹽酸溶液,持續(xù)時(shí)間控制在2分鐘,以確保表面得到均勻的活化而不會(huì)過度腐蝕;噴砂處理選用150目的砂粒,這種粒度的砂粒能夠提供適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?,既不?huì)太粗糙以致影響鍍層的均勻性,也不會(huì)太細(xì)以致無法有效增加接觸面積;活化和噴砂處理后的表面粗糙度ra應(yīng)控制在0.8至1.2μm的范圍內(nèi),以確保鍍層與基底材料之間有良好的機(jī)械咬合,同時(shí)保持表面光潔度,滿足特定的工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

14、優(yōu)選的,鋅鎂合金的組成比例被嚴(yán)格控制,其中鋅和鎂的重量比精確設(shè)定在1:2.5,以確保合金的特定性能;電流密度精確控制在2.0至2.5a/dm2的范圍內(nèi),以優(yōu)化電鍍效率和鍍層質(zhì)量;電鍍過程持續(xù)時(shí)間設(shè)定為60分鐘,以確保鍍層達(dá)到所需的厚度和均勻性;電鍍液中鋅離子的濃度被精確控制在80至100g/l,以提供足夠的鋅源并確保鍍層的組成;電鍍液中鎂離子的濃度被精確控制在30至40g/l,以保證合金中鎂的含量,從而影響鍍層的耐腐蝕性和機(jī)械性能

15、優(yōu)選的,所述s04中鈦鍺合金層中鈦和鍺的重量比精確為1:20;脈沖電鍍技術(shù)的電流密度設(shè)定在1.5至2.0a/dm2;電鍍過程的持續(xù)時(shí)間為45分鐘;電鍍液中鈦離子的濃度控制在50至60g/l;電鍍液中鍺離子的濃度控制在2至3g/l;

16、優(yōu)選的,化學(xué)氣相沉積過程中的沉積溫度精確控制在300℃,以確保氧化鋁的均勻沉積和與合金層的良好結(jié)合;沉積時(shí)間精確設(shè)定為30分鐘,這是為了確保納米氧化鋁在合金層中達(dá)到足夠的覆蓋度和體積分?jǐn)?shù);納米氧化鋁在合金層中的體積分?jǐn)?shù)精確控制在2%至5%之間,這一比例范圍是為了平衡鍍層的保護(hù)性能和其原有的物理特性。

17、優(yōu)選的,所述s05中沉積溫度嚴(yán)格控制在300℃;沉積時(shí)間設(shè)定為30分鐘;確保納米氧化鋁(al2o3)在合金層中的體積分?jǐn)?shù)為2%至5%。

18、優(yōu)選的,所述s06中納米復(fù)合封閉劑層由納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂混合組成,體積比精確為1:2;原子層沉積技術(shù)的循環(huán)次數(shù)控制在100至150次;形成的封閉劑層的厚度精確控制在2至3μm范圍內(nèi)。

19、優(yōu)選的,所述s07中包括進(jìn)行耐腐蝕性測(cè)試、耐高溫測(cè)試、可焊性測(cè)試、附著力測(cè)試檢驗(yàn);所述耐腐蝕性測(cè)試為中性鹽霧試驗(yàn)至少96小時(shí),無腐蝕跡象,所述耐高溫測(cè)試通過在300℃條件下保持2小時(shí),無氣泡、裂紋或剝落現(xiàn)象;所述可焊性測(cè)試通過按照ipc-tm-6502.3.28.1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,焊點(diǎn)應(yīng)均勻且無缺陷;所述附著力測(cè)試通過采用劃痕法測(cè)試,附著力等級(jí)不低于astmd33590級(jí)。

20、本發(fā)明提供了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝。具備以下有益效果:

21、(1)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,在鋅鎂合金層和鈦鍺合金層中引入納米顆粒,如納米氧化鋁(al2o3)和納米氧化鋅(zno),從而顯著提高鍍層的硬度和耐磨性;這些納米顆粒能夠填充到合金層的微觀缺陷中,減少孔隙率,從而提高耐腐蝕性;此外,納米顆粒的高表面能有助于增強(qiáng)鍍層與基底材料的結(jié)合力。

22、(2)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,納米復(fù)合封閉劑層通過結(jié)合納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂,提供了更好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性;納米二氧化硅的高穩(wěn)定性和低滲透性有助于形成致密的保護(hù)層,有效阻擋腐蝕介質(zhì)的滲透;同時(shí),環(huán)保型樹脂的使用減少了對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。

23、(3)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝,通過使用環(huán)保型清洗劑,如水基清洗劑或生物降解性清洗劑,可以減少有害化學(xué)物質(zhì)的使用,降低對(duì)環(huán)境的影響;脈沖電鍍技術(shù)通過快速切換電流的開關(guān),可以在鍍層形成過程中實(shí)現(xiàn)更均勻的電流分布;這種方法有助于減少鍍層的孔隙率和應(yīng)力,提高鍍層的均勻性和附著力,并采用通過原子層沉積在基底表面上交替引入不同的化學(xué)氣相前體,實(shí)現(xiàn)逐層精確控制薄膜的生長;在封閉劑層的制備中,原子層沉積技術(shù)可以確保封閉劑層的均勻性和致密性,從而提供更有效的保護(hù)。

24、從而解決了現(xiàn)有電鍍材料依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法,導(dǎo)致鍍層厚度不均勻,并在耐腐蝕和耐高溫測(cè)試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性的問題。

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