高體積分?jǐn)?shù)SiCp-Al復(fù)合材料表面電-化學(xué)鍍Ni-P合金的工藝研究.pdf

1、Ni-P鍍層具有硬度高、耐磨、耐蝕及可焊性好等優(yōu)異性能，在石油化工、微電子、航空航天、汽車等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。用作IGBT基板的高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料，表面被大量的SiC顆粒所占據(jù)，使復(fù)合材料的可焊性差，通常需要表面鍍覆一層金來(lái)改善其焊接性；當(dāng)增強(qiáng)體SiC與Al基體界面結(jié)合差，或存在大量氣孔等缺陷時(shí)，復(fù)合材料的耐蝕性也較差。為了節(jié)約成本，使復(fù)合材料同時(shí)獲得良好的焊接性和耐蝕性，對(duì)體積分?jǐn)?shù)60％的SiCp/Al復(fù)合材料表面

2、鍍覆Ni-P的工藝進(jìn)行了研究。
　　采用正交試驗(yàn)對(duì)SiCp/Al材料表面直接電鍍Ni-P合金的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了優(yōu)配方：NiSO4·6H2O135g/L、NiCl2·6H2O30g/L、NaH2PO2·H2O8g/L、H3BO320g/L、pH值2.5、電流密度3A/dm2、溫度75℃；制備的鍍層P含量為9.38wt%，硬度為625.3HV，呈非晶態(tài)+晶態(tài)的混合結(jié)構(gòu)。觀察發(fā)現(xiàn)，Ni-P電鍍層在SiCp/Al表面Al相上的沉

3、積十分迅速，SiC相上生長(zhǎng)十分緩慢，導(dǎo)致鍍層在基底存在SiC的部位出現(xiàn)凹陷，使得鍍層微觀表面凹凸不平。在此基礎(chǔ)上，采用單因素實(shí)驗(yàn)，研究了NiCl2、NaH2PO2的濃度和電流密度、pH值、溫度對(duì)鍍速、鍍層P含量及表面質(zhì)量的影響規(guī)律。
　　為了改善電鍍層的微觀形貌，對(duì)SiCp/Al表面活化和化學(xué)預(yù)鍍的前處理工藝進(jìn)行了研究，確定了活化工藝和化學(xué)預(yù)鍍工藝配方。結(jié)果表明，通過(guò)活化加化學(xué)預(yù)鍍的前處理工藝，可獲得表面均勻平整的Ni-P電鍍層，

4、且顯著提高了電鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。
　　Ni-P鍍層的結(jié)構(gòu)及性能主要受P含量的影響。隨P含量增加，鍍層表面變得平整、光亮，逐漸由晶態(tài)向非晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，耐蝕性提高，焊接性下降，硬度在11.4wt%時(shí)達(dá)到最大值723.3HV。P含量為9.38wt%的鍍層，熱處理溫度達(dá)到350℃后，鍍層中開(kāi)始析出Ni3P相，開(kāi)始由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變；500℃時(shí)，鍍層完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)結(jié)構(gòu)，由純Ni和穩(wěn)定相Ni3P組成；在熱處理過(guò)程中，無(wú)Ni12P5和 Ni5P2