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采用纳米二氧化硅溶胶和稀土强化复合镀层的方法

近年来，具有许多特定功能的涂层和镀层在工程技术中的应用日益广泛，在材料进行表面改性与强化处理等方面显示出不可替代的重要作用。制取涂层和镀层的方法有多种，其中以利用化学或电化学方法沉积为基础的复合镀层在工程技术中得到广泛应用。复合镀层是指在镀液中加入一种或数种不溶性固体颗粒，使固体颗粒与金属离子共沉积而获得各种不同物理化学性质的镀层。早期添加的固体微粒尺寸多为微米级，复合镀层中颗粒粒度大多在1～5 范围，有些达8～10 ，而工业应用的复合镀层厚度一般为几十左右，在这有限的厚度内只能复合几层固体颗粒，所以镀层的粒子复合量难以提高，其性能不能满足科技飞速发展的要求，应用范围受到了一定的限制。纳米材料的出现为传统复合镀技术带来了新的机遇。由于纳米颗粒具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等性质，可以使复合镀层的性能更加优异。将纳米技术引入传统的复合镀而形成的纳米复合镀新技术不仅可以使产品质量产生质的飞跃，减少镀层孔隙尺寸、隔离腐蚀介质、阻止点蚀坑的长大、促进镀层的钝化过程，因而复合镀层的耐腐蚀性和耐磨损性能更好。纳米材料的高比表面积，使得表面镀层与基材的结合力更高；纳米镀层的组成颗粒极小，使得涂层表面更加均匀，有利于传热。另外，纳米技术的发展使得材料表面可进行多层膜的涂覆，实现表面的复合化。SiO 2颗粒硬度高、耐磨性好、抗腐蚀能力强，同时在高温下仍具有高强、高韧、稳定性好等特点，而且纳米SiO 2颗粒价格低廉。在镀液中添加纳米SiO 2颗粒后，可以改善镀层的硬度、耐磨性以及耐蚀性能。目前，国内外复合镀层的制备方法均采用将纳米颗粒直接添加到镀液中进行施镀，缺点是纳米颗粒易团聚，必须不停地进行机械搅拌，且效果较差。本成果针对现有技术中的不足，将含有纳米颗粒的溶胶直接加入到镀液中，纳米颗粒悬浮在溶液中，不需要搅拌，并且镀液中颗粒分散性好，不易团聚，得到的复合镀层中颗粒分布均匀，镀层性能良好，可应用于换热器、泵、轴、空冷等耐蚀或者耐磨的场合。

华东理工大学 2021-04-11