一种结构碳材料表面电镀Rh/Ir镀层的制备工艺

本发明涉及碳材料表面电镀，尤其是一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺。

背景技术：

1、结构碳材料具有低密度、高比强、耐高温和化学稳定性等优良性能，特别是高温力学性能高于室温力学性能，因此在航空航天等领域作为超高温热结构材料具有很大的应用前景。然而在极端高温有氧环境下，结构碳材料可能会发生氧化，造成碳基体和碳纤维的损失，从而影响结构碳材料的性能，因此，为了保护结构碳材料不被氧化，常常在其表面制备抗氧化镀层。rh和ir镀层都具有极高的熔点和惰性，在高温环境下不与氧气发生反应，可以有效的阻止氧气对结构碳材料的侵蚀，是比较常用的抗氧化镀层。电镀就是利用电解的原理，在一些被镀物体的表面通过电的作用，使之表面沉积覆盖一层金属镀层的过程。通过电镀，可以起到保护被镀物的作用，有效的防止基材被腐蚀磨损，提高被镀物(金属或非金属)的导电、导热性能，增加硬度、耐用性。

2、材料在电镀、化学镀前的前处理十分重要，基底材料表面处理的好坏之间影响镀层的质量，许多采用电镀技术制造的产品出现缺陷往往都是由于前处理不当造成的。目前，结构碳材料镀前处理工序多、耗时长且材料与镀层间的结合力差、镀层不均匀容易脱落。并且，结构碳材料在酸洗后表面会出现一层积灰，这层积灰将碳材料基体与镀层隔离，这是造成镀层结合力不好的主要原因之一。因此，急需发展一种工艺简单、操作方便的结构碳材料镀rh/ir镀层的制备工艺，使镀层具有良好的结合力，且镀层均匀致密。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，本发明能够提高rh/ir镀层的结合力，解决rh/ir镀层起皮、裂纹和镀层不连续等质量问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，具体包括如下步骤：

4、步骤s1、打磨抛光：使用砂纸对碳材料表面进行打磨，打磨完成后使用金相抛光剂进行抛光，使碳材料表面变得平整光滑；

5、步骤s2、超声波清洗：将打磨抛光后的碳材料放入超声波清洗机中用酒精清洗，除去基材表面的杂物；

6、步骤s3、化学除油：使用除油溶液对碳材料进行清洗，除去材料表面的油脂；

7、步骤s4、酸洗活化：将除油过的碳材料放置在浓盐酸中浸泡，去除碳材料表面的污物，增加表面活性；

8、步骤s5、清灰：将酸洗活化后的碳材料放入清灰液中，去除碳材料表面的积灰；

9、步骤s6、预镀镍：将清灰后的碳材料放入预镀镍溶液中电镀，形成光亮、致密、结合力好的镍镀层；

10、步骤s7、电镀ir镀层：将预镀镍后的碳材料放入镀铱溶液中，形成致密均匀的铱镀层；

11、步骤s8、电镀rh镀层：将预镀镍后的碳材料放入镀铑溶液中，形成致密均光亮的铑镀层。

12、以上八个步骤在每个步骤操作之后都需要进行去离子水冲洗(水洗)，以去除上一道工序所残留的溶液，镀rh后的结构碳材料水洗后使用吹风机吹干后封装存放。

13、进一步地，所述步骤s1打磨抛光具体为：采用金相砂纸由500目打磨到2000目，然后使用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行抛光后用去离子水洗涤得到平整光滑的碳材料。

14、进一步地，所述步骤s2超声波清洗具体为：步骤s1打磨抛光后的碳材料在室温中，在40khz频率超声波下用酒精溶液清洗5～15min后用去离子水洗涤得到干净的碳材料。

15、进一步地，所述步骤s3化学除油具体为：步骤s2超声清洗后的碳材料放入60～70℃化学除油液中浸泡3～8min后用去离子水洗涤得到除油后的碳材料；所述化学除油液的成分包括：氢氧化钠(naoh)65～75g/l、碳酸钠(na2co3)35～45g/l、磷酸钠(na3po4)20～30g/l、硅酸钠(na2sio3)5～15g/l。

16、进一步地，所述步骤s4酸洗活化具体为：将步骤s3除油后的碳材料放入盐酸溶液中进行酸洗，时间为5～20s，温度为室温；拿出后用去离子水洗涤得到酸洗活化后的碳材料。

17、进一步地，所述步骤s5清灰具体为：将步骤s4酸洗活化后的碳材料放入25～35℃的清灰液中浸泡20～30min；所述清灰液的成分为包括乙二醇(c2h6o2)450～550ml/l、酸性氟化铵(nh4hf2)15～25g/l、氯化镍(nicl2)25～35g/l、乳酸(c3h6o3)3～8ml/l和醋酸(ch3cooh)80～120ml/l组成的水溶液。

18、进一步地，所述步骤s6预镀镍具体为：将清灰后的碳材料放入以电流密度为2.0～5.0a/dm2预镀镍溶液中进行1～2min的电镀镍；所述预镀镍溶液的成分包括：氯化镍(nicl2·6h2o)200～250g/l和盐酸溶液180～220g/l；预镀镍的工艺条件为：阳极材料为镍板，温度为20～40℃。

19、进一步地，所述盐酸溶液中hcl的质量百分比为37wt％。

20、进一步地，所述步骤s7电镀ir镀层具体为：将步骤s6预镀镍后的材料放置在镀铱溶液中进行电镀；所述镀铱溶液的成分包括：氯化铱(ircl3)3～8g/l和草酸(c2h2o4)45～55mmol/l的水溶液；电镀铱的工艺条件：阳极材料为铂片，电流密度为0.2～0.5a/dm2，温度为75～85℃，ph为1.5～2.5。

21、进一步地，所述步骤s8电镀rh镀层具体为：将步骤s7电镀ir后的材料放置在镀铑溶液中进行电镀；所述镀铑溶液的成分包括：硫酸铑(rh2(so4)3)2～3g/l、硫酸(h2so4)25～35ml/l的水溶液；电镀铑的工艺条件：阳极材料为铂金钛网，电流密度为0.2～1.0a/dm2，温度为45～55℃，ph为1.0～2.0。

22、本发明的有益效果为：本发明设计合理，制备方法简单，具有以下优点：

23、(1)、本发明采用电镀rh/ir前预镀镍的工艺，使rh/ir镀层通过预镀镍与碳材料基体结合，不仅有良好的抗氧化性，而且具有良好的结合力；

24、(2)、本发明制备出的rh/ir镀层镀覆效果良好，镀层均匀，镀层质量明显优于未经前处理的rh/ir镀层；

25、(3)、本发明制备工艺简单，成本较低，重复性好，响应国家节约能源，环保的理念。

技术特征：

1.一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s1打磨抛光具体为：采用金相砂纸由500目打磨到2000目，然后使用0.5μm的金刚石喷雾抛光剂进行抛光后用去离子水洗涤得到平整光滑的碳材料。

3.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s2超声波清洗具体为：步骤s1打磨抛光后的碳材料在室温中，在40khz频率超声波下用酒精溶液清洗5～15min后用去离子水洗涤得到干净的碳材料。

4.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s3化学除油具体为：步骤s2超声清洗后的碳材料放入60～70℃化学除油液中浸泡3～8min后用去离子水洗涤得到除油后的碳材料；

5.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s4酸洗活化具体为：将步骤s3除油后的碳材料放入盐酸溶液中进行酸洗，时间为5～20s，温度为室温；拿出后用去离子水洗涤得到酸洗活化后的碳材料。

6.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s5清灰具体为：将步骤s4酸洗活化后的碳材料放入25～35℃的清灰液中浸泡20～30min；

7.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s6预镀镍具体为：将清灰后的碳材料放入以电流密度为2.0～5.0a/dm2预镀镍溶液中进行1～2min的电镀镍；

8.根据权利要求5或7所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述盐酸溶液中hcl的质量百分比为37wt％。

9.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s7电镀ir镀层具体为：将步骤s6预镀镍后的材料放置在镀铱溶液中进行电镀；

10.根据权利要求1所述的一种结构碳材料表面电镀rh/ir镀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤s8电镀rh镀层具体为：将步骤s7电镀ir后的材料放置在镀铑溶液中进行电镀；

技术总结本发明涉及碳材料表面电镀技术领域，公开了一种结构碳材料表面电镀Rh/Ir镀层的制备工艺。这种制备工艺包括以下步骤：打磨抛光、超声波清洗、化学除油、酸洗活化、清灰、预镀镍、电镀Ir镀层、电镀Rh镀层；每个步骤完成之后都需要经过去离子水清洗然后进行下一步骤。本发明在结构碳材料镀Rh/Ir层前先预镀一层镍作为打底层，不仅提高了材料与后续Rh/Ir镀层的结合力，还能够解决Rh/Ir镀层起皮、裂纹和镀层不连续等质量问题。技术研发人员：吴王平,邢正杰,王海洋受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15