Oberflächenaktivierung und Herstellungstechnologie amorpher Nickel-Phosphor-Filme auf aluminiumbasiertem Siliziumkarbid
ZHANG Zhaoqian
,
ZHOU Tianfeng
,
WU Xunwei
,
YU Qian
,
ZHAO Bin
,
DOI:
摘要
Aluminiumbasierter Siliziumkarbid wird aufgrund seines hohen Moduls und seiner Leichtbauweise zum idealen Material für die nächste Generation von Weltraumoptikspiegeln, aber die oberflächliche Aluminiumschicht aus Oxid und Mehrphasen-Grenzflächenfehler erschweren das Erreichen einer optischen Spiegelfläche. Durch die Modifikation der Oberfläche des aluminiumbasierten Siliziumkarbid-Grundkörpers mit einer amorphen Nickel-Phosphor-Schicht können die optischen Leistungsanforderungen des aluminiumbasierten Siliziumkarbidspiegels erfüllt werden. Diese Arbeit untersucht die Herstellungstechnologie der amorphen Nickel-Phosphor-Schicht auf der Oberfläche von aluminiumbasiertem Siliziumkarbid (SiCp Volumenanteil 20 %) mittels eines Prozesses „Reinigung – erste Zinktauchen – Entzinken – zweite Zinktauchen – chemisches Nickeln“, wobei der Fokus auf der Entfernung von Oxidschichten, Aktivierung der Grenzfläche, Erhöhung der Grenzflächenhaftung und Kontrolle der Schichtdicke liegt. Durch das erste Zinktauchen entstehen fragmentartige Verbindungen, die die Aluminiumschicht teilweise entfernen, aber die Aktivierungsschicht ist dünn und leicht ablösbar; die Abbehandlung mit Salpetersäure entfernt die Verbindungsschicht und legt das Basismaterial frei; das zweite Zinktauchen sorgt für eine großflächige vollständige Aktivierung, wobei auch die Oberfläche der Siliziumkarbidpartikel von der Aktivierungsschicht bedeckt wird; die Grenzflächenhaftung steigert sich gegenüber dem nicht aktivierten Zustand. Durch ein L9-Orthogonalexperiment wurde festgestellt, dass die chemische Nickelabscheidungszeit den größten Einfluss auf die Schichtdicke hat, gefolgt von der Zeit des zweiten Zinktauchens und der Zeit des ersten Zinktauchens. Die optimale Parameterkombination ist chemisches Nickeln für 8 Stunden, erstes Zinktauchen für 10 Sekunden, zweites Zinktauchen für 2 Minuten, mit einer Schichtdicke von etwa 50~60 μm. Dieses Verfahren verbessert durch stufenweise Aktivierung und Zellstapelwachstumsmechanismus synergistisch die Haftfestigkeit der Schicht und die Materialdichte und bietet eine effektive Oberflächenmodifikation für die hohen Stabilitätsanforderungen von Weltraumoptikspiegeln.