高體積分數(shù)SiCp-Al復合材料表面電-化學鍍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、汽車等領域有著十分廣泛的應用。用作IGBT基板的高體積分數(shù)SiCp/Al復合材料，表面被大量的SiC顆粒所占據(jù)，使復合材料的可焊性差，通常需要表面鍍覆一層金來改善其焊接性；當增強體SiC與Al基體界面結合差，或存在大量氣孔等缺陷時，復合材料的耐蝕性也較差。為了節(jié)約成本，使復合材料同時獲得良好的焊接性和耐蝕性，對體積分數(shù)60％的SiCp/Al復合材料表面

2、鍍覆Ni-P的工藝進行了研究。
　　采用正交試驗對SiCp/Al材料表面直接電鍍Ni-P合金的工藝參數(shù)進行了優(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)的混合結構。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相上生長十分緩慢，導致鍍層在基底存在SiC的部位出現(xiàn)凹陷，使得鍍層微觀表面凹凸不平。在此基礎上，采用單因素實驗，研究了NiCl2、NaH2PO2的濃度和電流密度、pH值、溫度對鍍速、鍍層P含量及表面質量的影響規(guī)律。
　　為了改善電鍍層的微觀形貌，對SiCp/Al表面活化和化學預鍍的前處理工藝進行了研究，確定了活化工藝和化學預鍍工藝配方。結果表明，通過活化加化學預鍍的前處理工藝，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合強度。
　　Ni-P鍍層的結構及性能主要受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)結構轉變，耐蝕性提高，焊接性下降，硬度在11.4wt%時達到最大值723.3HV。P含量為9.38wt%的鍍層，熱處理溫度達到350℃后，鍍層中開始析出Ni3P相，開始由非晶態(tài)向晶態(tài)轉變；500℃時，鍍層完全轉變?yōu)榫B(tài)結構，由純Ni和穩(wěn)定相Ni3P組成；在熱處理過程中，無Ni12P5和 Ni5P2