纳米复合电沉积技术是将纳米微粒嵌镶于金属镀层中,使纳米微粒与金属离子共沉积的过程。将纳米微粒独特的物理及化学性能赋予金属镀层,使其具备很多优异性能,如硬度、耐磨性、耐蚀性和润湿性等。可以预言,纳米复合镀技术必将得到迅速发展和应用。
纳米复合镀层与普通镀层相比,具有以下特点:
(1) 由纳米微粒与基质金属组成的复合镀层,具有多相结构,并具有两者的优点,使镀层性能发生巨变。
(2) 纳米微粒与基质金属共沉积过程中,纳米微粒的存在将影响电结晶过程,使基质金属的晶粒大为细化,基质金属的晶粒成为纳米晶。
(3) 纳米复合镀层的纳米微粒质量分数通常都在10%以内。
影响纳米复合镀层的因素主要有微粒表面的有效电流密度、纳米微粒的尺寸和形状、电流密度、搅拌强度、镀液类型、添加剂、工艺参数、极化度等。另外,纳米微粒的表面状态对沉积层的性能也有很大的影响,添加适量的添加剂可以改善微粒的润湿性和表面电荷的极性,使纳米微粒有利于向阴极迁移、传递和容易被阴极表面俘获。纳米微粒与金属离子共沉积的机理,都采用复合电镀的机理来描述,实际上复合电镀的机理至今还不十分清楚,因此,用它来解释纳米复合镀的机理是牵强附会的。为了便于理解,通常将纳米复合电沉积过程大致分为3个步骤:
(1) 悬浮于镀液中的纳米微粒,由镀液深处向阴极表面输送,其主要动力是搅拌形成的动力场;
(2) 纳米微粒粘附于阴极表面,其动力学因素比较复杂,与微粒、电极基金属、镀液、添加剂和工艺条件等因素有关;
(3) 纳米微粒被阴极上析出的基质金属牢固嵌镶在一起 。