专利摘要

本发明公开了一种基于电镀热扩散制备Co-Ni-Al合金的方法，本发明以铝箔为基材进行复合电镀Co-Ni合金层，通过热处理扩散形成Co-Ni-Al磁控形状记忆合金；本发明提供的Co-Ni-Al合金制备方法工艺简单，性能稳定性好，较好地解决当前Co-Ni-Al磁控记忆合金尚存的驱动磁场大、磁致应变小等瓶颈技术，促进磁控记忆合金在大功率水下声纳、微位移器、震动和噪声控制、线性马达、微波器件、机器人等领域的实际应用。

权利要求

1.一种基于电镀热扩散制备Co-Ni-Al合金的方法，其特征在于该方法有如下步骤：

1）在纯铝基材表面电镀Co-Ni合金镀层，上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为10～90%；  

2）将电镀后的Co-Ni/Al放入加热器中，在温度为250℃～600℃保温60～240小时，扩散形成均匀的Co-Ni-Al合金，随炉冷却至室温后取出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤1）中纯铝基材厚度为0.01mm～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤1）中电镀的工艺流程为：在室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：上述电镀以纯铝为阳极；所述电镀液的配方是：硫酸镍100～250 g/L，氯化钠 10～20 g/L，硼酸20～40 g/L，硫酸钴10～120 g/L，糖精1g/L；电镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤2）中加热器为马弗炉或真空炉；马弗炉为避免镀层氧化，采取通入氮气、氩气或氢气保护性气体，或将Co-Ni/Al放入碳粉还原性物质中加热。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤2）中保温时间根据纯铝基材和镀层厚度决定，加热至扩散得到成分均匀Co-Ni-Al合金。

说明书

技术领域

本发明涉及磁控形状记忆金属功能材料制备技术，具体涉及一种基于电镀热扩散制备Co-Ni-Al合金的方法。

背景技术

磁性形状记忆合金,(Magnetic Shape Memory Alloy,MSMA)不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性形状记忆效应,而且具有受磁场控制的磁性形状记忆效应。因此,合金兼有大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制的综合特性,使其可能在大功率水下声纳、微位移器、震动和噪声控制、线性马达、微波器件、机器人等领域有重要应用,有望成为压电陶瓷和磁致伸缩材料之后的新一代驱动与传感材料。目前,已发现的磁性形状记忆合金主要包括:Ni系合金Ni-Mn-Ga,Ni-Al-Mn,Ni-Co-Al,Ni-Fe-Ga-Co等;Co系合金Co-Mn,Co-Ni,Co-Ni-Ga等;Fe系合金Fe-Pd,Fe-Mn-Si,Fe-Ni-Co-Ti,Fe-Pt,等.其中,Ni-Mn-Ga合金是最早发现的MSMA, 其研究较为成熟，已有应用于直线驱动器、直线电机等方面的报道，但合金性能的稳定性和重复性不够理想。

    Co基铁磁形状记忆合金包括Co-Ni-Ga和Co-Ni-Al两类合金，具有磁晶各向异性能大和热加工性能优异等优点。Co-Ni-Al是唯一一种以共晶方式凝固的MSMA，且存在宽结晶范围的两相共存区，并在功能成分范围内展现出丰富的多相共存行为，制备方法相对简单，价格低廉，具有较大的应用前景。

国内外研究学者采用常规凝固、深过冷凝固、定向凝固、快速凝固及粉末冶金的方法等制备条件下Co-Ni-Al合金，具有良好的应变诱发形状记忆效应,但仍未解决CoNiAl合金的驱动磁场大、磁致应变小的技术瓶颈。

本发明利用在铝箔进行复合电镀Co-Ni合金，通过调整热处理工艺参数，最终制备出综合性能优良的Co-Ni-Al合金。

发明内容

本发明提供的一种基于电镀热扩散制备Co-Ni-Al合金的方法，有如下步骤：

1）在纯铝基材表面电镀Co-Ni合金镀层，上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为10～90%；  

2）将电镀后的Co-Ni/Al放入加热器中，在温度为250℃～600℃保温60～240小时，扩散形成均匀的Co-Ni-Al合金，随炉冷却至室温后取出。

上述步骤1）中纯铝基材厚度为0.01mm～0.3mm。

上述步骤1）中电镀的工艺流程为：在室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

上述电镀以纯铝为阳极，所述电镀液的配方是：硫酸镍100～250 g/L，氯化钠 10～20 g/L，硼酸20～40 g/L，硫酸钴10～120 g/L，糖精1g/L；电镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。调整电镀液组成及电镀参数可在纯铝基材上获得不同成分的Co-Ni合金镀层。

上述步骤2）中加热器为马弗炉或真空炉；马弗炉为避免镀层氧化，采取通入氮气、氩气或氢气保护性气体，或将Co-Ni/Al放入碳粉还原性物质中加热。

上述步骤2）中保温时间根据纯铝基材和镀层厚度决定，加热至扩散得到成分均匀Co-Ni-Al合金。

本发明的有益效果：

1．采用复合电镀的方法在铝基材上制备Co-Ni合金，控制热处理工艺、镀层的成分和基体的厚度等参数，制备出综合性能优良Co-Ni-Al合金。

2．制备Co-Ni-Al合金的设备成本和技术要求低，只需要简单的电源和加热器即可制备出Co-Ni-Al合金。

3. 本发明制备方法工艺简单，性能稳定性好，较好地解决当前Co-Ni-Al磁控记忆合金尚存的驱动磁场大、磁致应变小等瓶颈技术难点。

具体实施方式

下面结合 具体实施例详述本发明。

实施例1

1）在0.05mm厚度的纯铝基材表面，室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

上述电镀液的组成配方是：硫酸镍250g/L，氯化钠10 g/L，硼酸40 g/L，硫酸钴55 g/L，糖精1g/L；电镀参数是:施镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。停止电镀试样洗涤吹干，得到Co-54.2%Ni合金镀层，其中上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为54.2%；  

 2）将电镀后的Co-54.2%Ni /Al试样放入马弗炉，在温度为550℃、氩气气氛下保温60小时后得到成分为Co-45.0%Ni-17%Al合金。

3）随炉冷却至室温后取出。

实施例2

1）    在0.1mm厚度的纯铝基材表面，室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

上述电镀液的组成配方是：硫酸镍100g/L，氯化钠20 g/L，硼酸40 g/L，硫酸钴120 g/L，糖精1g/L；电镀参数是:施镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。 停止电镀试样洗涤吹干，得到Co-9.9%Ni合金镀层，其中上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为9.9%；  

2） 将电镀后的Co-9.9%Ni /Al试样放入真空热出炉中，在温度为300℃下保温200小时后得到成分为Co-6.0%Ni-40.0%Al合金。

3）随炉冷却至室温后取出。

实施例3

1）              在0.2mm厚度的纯铝基材表面，室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

上述电镀液的组成配方是：硫酸镍175g/L，氯化钠20 g/L，硼酸20 g/L，硫酸钴10 g/L，糖精1g/L；电镀参数是:施镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。 停止电镀试样洗涤吹干，得到Co-41.5%Ni合金镀层，其中上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为41.5%；  

2）将电镀后的Co-41.5%Ni /Al试样放入马弗炉中，在温度为400℃、氮气气氛保温180小时后得到成分为Co-35.0%Ni-14.5%Al合金。

3）随炉冷却至室温后取出。

实施例4

1）    在0.15mm厚度的纯铝基材表面，室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。 

上述电镀液的组成配方是：硫酸镍250g/L，氯化钠20 g/L，硼酸30 g/L，硫酸钴10 g/L，糖精1g/L；电镀参数是:施镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。停止电镀试样洗涤吹干，得到Co-88.3%Ni合金镀层，其中上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为88.3%；  

2）将电镀后的Co-88.3%Ni /Al试样放入马弗炉中，在温度为600℃、碳粉包覆下保温80小时后得到成分为Co-80%Ni-9.4%Al合金。

3）随炉冷却至室温后取出。

实施例5

1）    在0.3mm厚度的纯铝基材表面，室温下对纯铝基材表面用蒸馏水冲洗清洁除油，清洁除油后将其置于由体积比为20％的硝酸、体积比为1％的氢氟酸和余量去离子水组成的酸蚀液中，在室温下酸蚀时间为40小时；然后使用去离子水水洗；室温下,将试样放入由15 g/L硫酸镍和112 g/L柠檬酸钠混合组成的pH值为13的溶液中进行活化，之后置于电镀液中电镀；停止电镀试样洗涤吹干。

上述电镀液的组成配方是：硫酸镍220g/L，氯化钠15 g/L，硼酸40 g/L，硫酸钴50 g/L，糖精1g/L；电镀参数是:施镀过程中恒电流，电流0.15A，镀液pH值为4.6。停止电镀试样洗涤吹干，得到Co-49.9%Ni合金镀层，其中上述Co-Ni合金镀层中镍的质量比为49.9%；  

2）将电镀后的Co-49.9%Ni /Al试样放入马弗炉中，在温度为450℃、在真空热出炉内保温240小时后得到成分为Co-14.9%Ni-70.2%Al合金。

3）随炉冷却至室温后取出。

一种基于电镀热扩散制备Co-Ni-Al合金的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。