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黑镍作为常见的消光材料一直广泛应用于光学仪器、吸波材料、航天器以及国防工业等领域。目前传统方法制备的黑镍镀层消杂散光性能已经远远不能满足军事、航空航天等领域的发展需求。由于碳纳米管具有独特的光学性质,并且与其他材料掺杂依然可维持原有的结构与特性,碳纳米管被视作复合材料的增强体,尤其在纳米复合镀领域引起了研究人员广泛关注。目前,关于通过将碳纳米管掺杂到黑镍镀层中来获得具有优异光学性能复合镀层的研究还未有报道。 本课题研究了不同分散剂对碳纳米管在黑镍镀液中分散行为的影响,结果显示十二烷基硫酸钠对碳纳米管悬浊液分散效果提升最显著。本文利用纳米复合电镀的方法,以羧基化多壁碳纳米管为增强体,成功制备了碳纳米管/黑镍复合镀层。对复合镀层的表面形貌与元素组成进行了研究,通过与传统单一黑镍镀层进行对比,发现复合镀层晶粒尺寸明显减小,发生细化现象,并形成多孔结构,同时镀层表面粗糙程度显著增加。由于多孔结构的产生、纳米级晶粒的出现以及表面粗糙程度的增加,对入射光线造成了“陷阱”吸收,抑制了反射,使得复合镀层对波长在0.3~2.3μm范围内的入射光的吸收率达到98%,在波长2.5~20μm范围内红外吸收率达到94%。探讨了镀液中碳纳米管浓度、电流密度、电镀时间、pH值、温度等因素与复合镀层光学性能的关系,结果显示光谱吸收率会随着这几种影响因素的增加呈先增大后减小的规律,并且光谱吸收率的最大值为98%。用加热-骤冷法和划痕法分别对镀层的结合力进行表征,结果表明复合镀层具有良好的结合力,除了黑镍本身具有较好的结合力,碳纳米管在复合镀层中的纤维增强作用也产生了一定的影响。 研究了复合镀层在不同腐蚀介质(酸性、碱性、中性)中的腐蚀行为。结果显示由于碳纳米管本身化学性质稳定,抗酸耐碱性好以及覆盖在黑镍晶粒的表面,能够阻隔腐蚀介质与黑镍晶粒接触,使得复合镀层比普通黑镍镀层具有更好的抗腐蚀能力。随着电流密度的增大,碳纳米管加速沉积,使得复合镀层的抗腐蚀能力呈现总体上提高的趋势。