本發(fā)明涉及金屬電鍍材料制備，具體為一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝。

背景技術：

1、隨著電子和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對有色金屬電鍍材料的需求日益增長。傳統(tǒng)的電鍍工藝存在環(huán)境污染和材料性能不足的問題。因此，開發(fā)一種既環(huán)保又高性能的電鍍材料具有重要的實際意義。

2、經(jīng)檢索，中國專利公告號為cn106400071b的專利公開了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，雖然該電鍍材料是在基底材料的表面鍍覆有色金屬，增強了該電鍍材料的耐高溫性和耐腐蝕性，并且，具有很好的可焊性，可以廣泛應用于機械、電子通信等諸多領域，但該方法依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法，這可能導致鍍層厚度不均勻，特別是在基底材料的復雜幾何形狀上，并且傳統(tǒng)合金層在耐腐蝕和耐高溫測試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學穩(wěn)定性和耐久性，從而容易在惡劣環(huán)境下退化，限制了材料在惡劣環(huán)境下的使用壽命。

3、為此本發(fā)明提出了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，該材料具有更好的耐腐蝕性、耐高溫性和可焊性，同時減少制備過程中的環(huán)境污染。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，解決了背景技術中所提出現(xiàn)有電鍍材料依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法，導致鍍層厚度不均勻，并在耐腐蝕和耐高溫測試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學穩(wěn)定性和耐久性的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，包括基底材料、鋅鎂合金層、鈦鍺合金層、納米氧化鋁層以及納米復合封閉劑層；所述基底材料為鋁合金；所述鋅鎂合金層為依次鍍覆于基底材料表面的一層鋅鎂合金，其中鋅和鎂的重量比為1:2～3；所述鈦鍺合金層為在鋅鎂合金層上鍍覆的一層鈦鍺合金，鈦鍺合金層的縱截面為等距排列的若干個正方形，其中鈦和鍺的重量比為1:15～25；所述納米氧化鋁層為在電鍍后處理階段，通過化學氣相沉積法引入到合金層中的納米氧化鋁(al2o3)，以增強鍍層的耐腐蝕性和耐高溫性；

3、所述納米復合封閉劑層為采用原子層沉積技術在合金層表面均勻涂覆的納米復合封閉劑層，由納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂混合配制而成，體積比為1:2，所述封閉劑層中的封閉劑是由以下重量份的組分混合配制而成：尿囊素2～3份，聚季銨鹽-74～10份，丙烯酸聚合物1～2份，甲基脯氨酸2～3份，甲基異噻唑啉酮2～3份，水80～90份。

4、優(yōu)選的，其步驟如下：

5、s01.基底材料的選擇與預處理：選擇鋁合金作為基底材料，使其具有良好的機械性能和表面處理適應性，使用無磷環(huán)保型水基清洗劑對基底材料進行超聲波清洗，有效去除表面的油污、灰塵和其他雜質(zhì)，為后續(xù)電鍍步驟打下良好基礎；采用超純水進行噴淋清洗，進一步清潔基底材料表面，確保其達到適合電鍍的清潔度標準，以提高電鍍層的附著力和均勻性；

6、s02.表面活化處理：對預處理后的基底材料進行化學活化處理，改善材料表面的化學性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)，從而增強其與后續(xù)鍍層的結(jié)合力，提高鍍層的附著力和耐用性；再采用噴砂處理，以進一步增加基底與鍍層間的接觸面積；

7、s03.電鍍鋅鎂合金層：在電鍍過程中，采用脈沖電鍍技術對基底材料進行表面處理，以電鍍鋅鎂合金；提高鍍層的質(zhì)量和性能，通過調(diào)整電鍍參數(shù)來優(yōu)化鍍層的均勻性和附著力；

8、s04.電鍍鈦鍺合金層：通過脈沖電鍍在鋅鎂合金層表面進行鈦鍺合金的電鍍，形成條狀分布的鈦鍺合金層，以確保鍍層的均勻性和質(zhì)量；

9、s05.納米顆粒的引入：在電鍍后處理階段，通過化學氣相沉積法將納米氧化鋁(al2o3)引入到合金層中，以增強鍍層的耐腐蝕性和耐高溫性；

10、s06.納米復合封閉劑層的涂覆：在合金層表面使用原子層沉積技術均勻涂覆納米復合封閉劑層，形成一層能夠提供額外保護的封閉劑層；

11、s07.后處理與質(zhì)量檢驗：對制備完成的電鍍材料進行熱固化處理，固化溫度設定為120℃，時間1小時，以去除多余的封閉劑并增強封閉劑層的附著力。

12、優(yōu)選的，所述s01中基底材料選用具有優(yōu)異機械性能和表面處理適應性的6061或7075型號鋁合金，清洗過程采用無磷環(huán)保型水基清洗劑，通過超聲波清洗技術去除基底材料表面的油污、灰塵和其他雜質(zhì)，清洗后使用電導率為0.055μs/cm的超純水進行噴淋清洗，確?；撞牧媳砻媲鍧嵍鹊碾妼实陀?.5μs/cm，以滿足后續(xù)電鍍工藝的要求。

13、優(yōu)選的，化學活化處理使用10％濃度的稀鹽酸溶液，持續(xù)時間控制在2分鐘，以確保表面得到均勻的活化而不會過度腐蝕；噴砂處理選用150目的砂粒，這種粒度的砂粒能夠提供適當?shù)谋砻娲植诙?，既不會太粗糙以致影響鍍層的均勻性，也不會太細以致無法有效增加接觸面積；活化和噴砂處理后的表面粗糙度ra應控制在0.8至1.2μm的范圍內(nèi)，以確保鍍層與基底材料之間有良好的機械咬合，同時保持表面光潔度，滿足特定的工業(yè)應用標準。

14、優(yōu)選的，鋅鎂合金的組成比例被嚴格控制，其中鋅和鎂的重量比精確設定在1:2.5，以確保合金的特定性能；電流密度精確控制在2.0至2.5a/dm2的范圍內(nèi)，以優(yōu)化電鍍效率和鍍層質(zhì)量；電鍍過程持續(xù)時間設定為60分鐘，以確保鍍層達到所需的厚度和均勻性；電鍍液中鋅離子的濃度被精確控制在80至100g/l，以提供足夠的鋅源并確保鍍層的組成；電鍍液中鎂離子的濃度被精確控制在30至40g/l，以保證合金中鎂的含量，從而影響鍍層的耐腐蝕性和機械性能

15、優(yōu)選的，所述s04中鈦鍺合金層中鈦和鍺的重量比精確為1:20；脈沖電鍍技術的電流密度設定在1.5至2.0a/dm2；電鍍過程的持續(xù)時間為45分鐘；電鍍液中鈦離子的濃度控制在50至60g/l；電鍍液中鍺離子的濃度控制在2至3g/l；

16、優(yōu)選的，化學氣相沉積過程中的沉積溫度精確控制在300℃，以確保氧化鋁的均勻沉積和與合金層的良好結(jié)合；沉積時間精確設定為30分鐘，這是為了確保納米氧化鋁在合金層中達到足夠的覆蓋度和體積分數(shù)；納米氧化鋁在合金層中的體積分數(shù)精確控制在2％至5％之間，這一比例范圍是為了平衡鍍層的保護性能和其原有的物理特性。

17、優(yōu)選的，所述s05中沉積溫度嚴格控制在300℃；沉積時間設定為30分鐘；確保納米氧化鋁(al2o3)在合金層中的體積分數(shù)為2％至5％。

18、優(yōu)選的，所述s06中納米復合封閉劑層由納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂混合組成，體積比精確為1:2；原子層沉積技術的循環(huán)次數(shù)控制在100至150次；形成的封閉劑層的厚度精確控制在2至3μm范圍內(nèi)。

19、優(yōu)選的，所述s07中包括進行耐腐蝕性測試、耐高溫測試、可焊性測試、附著力測試檢驗；所述耐腐蝕性測試為中性鹽霧試驗至少96小時，無腐蝕跡象，所述耐高溫測試通過在300℃條件下保持2小時，無氣泡、裂紋或剝落現(xiàn)象；所述可焊性測試通過按照ipc-tm-6502.3.28.1標準進行，焊點應均勻且無缺陷；所述附著力測試通過采用劃痕法測試，附著力等級不低于astmd33590級。

20、本發(fā)明提供了一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝。具備以下有益效果：

21、(1)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，在鋅鎂合金層和鈦鍺合金層中引入納米顆粒，如納米氧化鋁(al2o3)和納米氧化鋅(zno)，從而顯著提高鍍層的硬度和耐磨性；這些納米顆粒能夠填充到合金層的微觀缺陷中，減少孔隙率，從而提高耐腐蝕性；此外，納米顆粒的高表面能有助于增強鍍層與基底材料的結(jié)合力。

22、(2)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，納米復合封閉劑層通過結(jié)合納米二氧化硅(sio2)和環(huán)保型樹脂，提供了更好的化學穩(wěn)定性和耐久性；納米二氧化硅的高穩(wěn)定性和低滲透性有助于形成致密的保護層，有效阻擋腐蝕介質(zhì)的滲透；同時，環(huán)保型樹脂的使用減少了對環(huán)境的負擔。

23、(3)、該一種有色金屬電鍍材料及其制備工藝，通過使用環(huán)保型清洗劑，如水基清洗劑或生物降解性清洗劑，可以減少有害化學物質(zhì)的使用，降低對環(huán)境的影響；脈沖電鍍技術通過快速切換電流的開關，可以在鍍層形成過程中實現(xiàn)更均勻的電流分布；這種方法有助于減少鍍層的孔隙率和應力，提高鍍層的均勻性和附著力，并采用通過原子層沉積在基底表面上交替引入不同的化學氣相前體，實現(xiàn)逐層精確控制薄膜的生長；在封閉劑層的制備中，原子層沉積技術可以確保封閉劑層的均勻性和致密性，從而提供更有效的保護。

24、從而解決了現(xiàn)有電鍍材料依賴于傳統(tǒng)的電鍍方法，導致鍍層厚度不均勻，并在耐腐蝕和耐高溫測試中表現(xiàn)不佳以及傳統(tǒng)封閉劑層不具備足夠的化學穩(wěn)定性和耐久性的問題。