纳米化学复合镀的研究进展

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1、1前言材料的复合化是材料发展的必然趋势，而化学复合镀作为一种材料复合的方法已经得到了较为广泛的应用，它是用化学镀的方法使金属与纳米颗粒共沉积来获得复合镀层。化学镀Ni-P合金可以提高材料表面耐磨、耐蚀等性能，广泛应用于化工、机械、电子等行业［1］。随着人们对镀层性能要求的日益提高，传统的化学镀Ni-P镀层已不能完全满足要求，化学复合镀Ni-P合金应运而生。化学复合镀Ni-P合金不仅具有传统化学镀Ni_P合金的许多优点，如均镀、深镀能力好，镀层致密，施镀工艺简单，便于在各种新型材料上应用等，还可以胜任许多单金属镀层与合金镀层无法胜任的场合。山于化学镀不需要外加电源，操作起來较方便

2、，所得到的镀层均匀R外观良好，抗腐蚀和耐磨性都冇所提高，因此化学镀得到迅速的应用和发展。化学复合镀技术是以化学镀为基础的一种新型工艺方法，将不溶性的固体颗粒加入化学镀液中，实现微粒与金属离了在镀件表面的共沉积。纳米化学复合镀是将纳米尺度的颗粒加入到化学镀液中,使其与基质金属共沉积从而形成复合镀层。纳米材料粒径在0.1〜100nm的粉体材料，具有宏观物体所不具有的四大效应：小尺寸效应、量了效应、表面效应和界面效应；纳米颗粒具冇独特的物理及化学性能，采用纳米化学复合镀技术能够得到具有较高硬度、耐磨、耐热、耐蚀以及装饰性等功能性镀层，因而在各种学科领域都具有很好的应用询景。儿种典型的

3、功能性纳米复合镀层及其主要应用的纳米颗粒如表1.表1几种典型功能性纳米复合镀层复合镀层主要纳米颗粒耐磨纳米复合镀层SiC、Al2O3、Z1C2、wc、纳米金刚石耐高温纳米复合镀层ZrO八La：、S，O，、A1,(耐腐蚀纳米复合镀层碳纳米管>SiC>WC.Al2O；自润滑纳米复合镀层石墨、MoS2、WS2、PTFE、催化功能纳米复合镀层TiO2化学镀鎳基多元合金的研究从20世纪70年代初开始，至今已开发出Ni-P及Ni-B等合金系列。其中以Ni-P合金镀层居多，而能够与化学镀Ni-P合金共沉积的元素包括W、Mo、Cr、Cu、Fe、Zn、Co及Mn等，这些合金镀层大都具有优良的磁

4、性、硬度及热稳定性等特殊性能。化学镀锦-磷合金工艺所得到的镀件摩擦系数小，能提高抗机械磨损和疲劳磨损的能力，延长镀件的使用寿命。选择的次磷酸钠得到Ni-P合金镀层时，次磷酸钠价格低，溶液容易控制，镀层性能优良，因而，化学镀鎳磷基在纳米化学复合镀中得到广泛的应用。本文主要针对化学镀银磷基的基础上对纳米化学复合镀进行综述。2作用机理虽然说化学复合镀技术的发展历史较长，但关于复合共沉积的理论却发展缓慢，没有形成具有普遍性的理论模型。关于复合共沉积机理，有如下几种观点：3引入纳米粒子纳米化学复合镀技术是近年来发展起来的一项新技术，它是指将一种或多种纳米颗粒加入化学镀液中，经过搅拌使之均

5、匀地悬浮于镀液中，使纳米颗粒与金属离子通过共沉积的方法得到化学复合镀层。纳米固体颗粒均匀分布于镀层中，使形成的纳米复合镀层的综合性能更加优异，可以显著改善材料的表面性能。纳米材料科学的发展，给复合镀技术带来了新的契机，纳米材料的表面效应、小尺寸效应、宏观隧道效应等使其呈现出常规材料不具备的特殊的光学、电学、力学、催化等方面的特性，使纳米材料具有比普通材料更高的硬度、自润滑性、耐磨性和耐腐蚀性。将纳米微粒引入化学镀层中赋予化学镀层以纳米粒子独特的物理及化学性能的纳米复合镀技术，是纳米材料技术与化学镀技术完美结合的产物，是化学复合镀技术发展进程屮的一次质的飞跃。化学复合镀层具有分散

6、粒子和基质金属的共同特性，加入不同特性的颗粒可以得到性质多样的复合镀层，纳米微粒在理论上可以犬幅度提高镀层中化合物的含量，并给镀层带来优良的功能特性。复合化学镀是指利用化学镀技术來制备复合镀层。化学镀对粒子具有较强复合能力，用悬浮微粒镀液可获得微粒含量相当高的复合镀层。化学复合镀的基质金属有Ni、Cr>Co、Ni-Co、Ni-P、Ni~B>Cu和Ag等，其中大量研究和应用的是Ni-P基化学复合镀。常见的镀层主要分为两类：一类是加入硬质颗粒形成的高硬度、耐磨损镀层；另一类是加入减摩颗粒，形成自润滑镀层。3.1纳米复合镀层中结构及性能特点与普通镀层相比，纳米复合镀层在结构上主要有以

7、下特点：(1)纳米复合镀层由大量均匀弥散分布于基质金属屮、尺寸在纳米量级的纳米粒了与基质金属两部分构成，因而，纳米复合镀层具有多相结构；(2)纳米粒子与基质金属共沉积过程中，纳米粒子的存在将影响基质金属的电结晶过程，使基质金属的晶粒大为细化，甚至可使基质金属的晶粒小到纳米尺度而成为纳米晶；(3)纳米复合镀层中的纳米粒子含量通常在l()(wt)%以内。从性能上讲，与普通镀层相比，纳米复合镀层中rh于存在冇大量纳米粒了，纳米粒了本身具有的很多独特的物理及化学性能，使得纳米复合镀层表现出很多优界的