化学镀法制备镍包覆纳米氧化铝的研究

《化学镀法制备镍包覆纳米氧化铝的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文化学镀法制备镍包覆纳米氧化铝的研究姓名：王尚军申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：凌国平2001.3.1摘要Y知≤92≤本文以通过制备纳米陶瓷基金属复合材料的手段，解决陶瓷材料的脆性问题为目标。其思路为：首先制备纳米的金属包覆型陶瓷复合粉体。这样，在随后制备块材的烧结过程中，金属表面层可抑制纳米陶瓷粉体的融合长大，使粉体在烧结后保持纳米尺寸，从而发挥纳米尺寸对韧性的作用：同时通过引入均匀分布的韧性金属相，进～步改善陶瓷的脆性。因此，本文的研究内容设定为用化学镀的方法在纳米级的A1，O，陶瓷粉体上包覆金属镍，制备纳

2、米的金属包覆型陶瓷复合粉体。广-f／实验中所用的A1：O，粉体平均粒径为10一20nm，化学镀镍前进行了必要的l预处理，使Al，O，粉体表面具有催化活性。化学镀镍溶液为酸性的次亚磷酸钠为还原剂的镀液，镀覆分别在高温、低温、超声波的条件下进行。镀速用增重法，镀液成分用化学滴定法确定。用PhilipsEM430型高分辨率透射电镜(HRTEM)观察复合粉体的形貌：D／3AX3B型X一射线衍射仪分析复合粉体的物相组成；用S-570型扫描电镜(SEM)进行能谱分析确定复合粉体及镀层的成分。首先进行了纳米A1，O，粉体常规化学镀镍的研究，即酸性次亚磷酸钠

3、镀液、较高温度(85～95℃)下的化学镀镍。结果表明，常规方法可以镀覆纳米A1，O，粉体，但存在镀覆不完全，镀液易分解、粉体中出现金属镍片等现象。为解决上述问题，进行了纳米A1，O，粉体低温化学镀镍及低温超声波化学镀镍的研究。结果表明，在块状材料及微米级AI，O，粉无法镀覆的35oc低温条件下，能够对纳米粉体实现包覆，并且镀液不分解，显示出纳米A1，O，粉体的独特性。超声波的加入可使镀覆在室温下进行，并加快了镀覆过程，更重要的是提高了粉体镀覆的均匀性。对超声波低温化学镀镍所得复合粉体的HRTEM高分辨率透射电镜观察表明，粉体颗粒的粒径由原来的

4、10-20nm增加到50～60nm；颗粒由镀覆的有棱角的颗粒状变成近似球形；所得粉体大小相近，未发现因团聚导致的镀覆不均匀现象。EDX能谱分析表明，复合粉体中存在Ni和P；X—ray分析表明，镀层为非晶态的Ni—P合金，经400。C热处理后，镀层变为晶态的Ni，P。由于纳米粉体低温超声波化学镀镍反应平稳，镀液无分解，镀覆后的粉体分散性好，且镀覆得均匀、完全。可以认为，超声波低温化学镀镍是一种理想的纳米陶瓷粉体金属复合的方法。实验中发现，无论常规化学镀镍还是低温超声波化学镀镍，纳米A1：0，粉体镀覆都需经过一定时间后才开始，时间的长短受镀液组成

5、及工艺参数的影响。本文定义该时间为“孕育期”，并详细探讨了镀液的pH、次亚磷酸钠浓度、硫酸镍浓度、镀液装载量(每单位镀液中纳米粉体的量)等因素对孕育期的影响。结果表明，提高镀液的pH值、次亚磷酸钠及硫酸镍的浓度、装载量，反应的孕育期缩短。通过调整镀液组成及工艺参数可以缩短孕育期，提高镀覆的效率。实验中还发现，纳米A1，0，粉体镀覆开始著经过一段时间后，反应会自动停止。镀液成分的分析表明，反应自发停止的原因是由于镀液中次亚磷酸钠在施镀过程中被消耗，使其浓度下降到某一定的值所致。本文定义该时间为“反应时间”，并研究了镀液pH值、次亚磷酸钠及硫酸镍

6、浓度、装载量等工艺参数对反应时间的影响。结果表明，镀液pH值、硫酸镍浓度提高，由于反应的速度加快，使反应时间缩短。装载量提高，因能镀覆的表面积增加，使反应时间缩短。而次亚磷酸钠浓度提高，虽然反应的速度加快，但因可用于还原的量增加，因此反应时间增加。镀液组成及工艺参数对镀速，即单位反应时间内的增重也有很大的影响。本文研究了镀液的pH值、次亚磷酸钠及硫酸镍的浓度、装载量等与镀速的关系。结果表明，使反应时间缩短的因素皆有利于镀速的提高。例如：镀液的pH值升高、硫酸镍浓度提高、装载量提高，因反应时间缩短，使镀速提高；但是，次亚磷酸钠的浓度提高，虽然反

7、应时间延长，因所得镀层的量增加，所以镀速也提高。本文还研究了镀液的组成及施镀的工艺参数对镀层成分及厚度的影响。EDX能谱分析表明，pH值升高，硫酸镍浓度升高，镀覆时间延长，都会使镍一磷镀层中的磷含量降低：次亚磷酸钠浓度提高，装载量提高，镀层中的磷含量随之提高。通过控制这些影响因素可以控制镀层的成分，使镀层的镍、磷含量在一个较大的范围内变化，从而获得所需成分的镀层。对镀层的X—ray衍射分析表明，磷含量在较大的范围内，如5．5～14．4％，镀层都表现为非晶态，而常规化“学镀镍时，磷含量必须大于8％才能得到非晶态。此外，热处理后所析出的Ni、P化

8、合物也不同，其原因有待进一步研究。镀液的组成及施镀的工艺参数对镀层厚度影响的研究表明：镀液pH值、次亚磷酸钠和硫酸镍浓度提高，镀覆时间延长，镀层厚度增加：装载量提高