CN101353790B - Ni-Fe-Ce-P镀液以及其制备方法、玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Ni-Fe-Ce-P镀液以及玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金及其制备方法，其特征在于：镀液以硫酸镍和硫酸亚铁为主盐，次亚磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠、苹果酸和丁二酸为复合络合剂，尿素和硫脲为复合稳定剂，硫酸铵为缓冲剂，稀土化合物Ce(SO4)2，氨水和盐酸为原料。以前处理过的玻璃纤维为基体，利用化学镀技术制备玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金。与现有技术相比，在镀液中加入Ce(SO4)2，不仅提高镀液的稳定性和利用率，而且提高了合金镀层中金属元素Ni的含量，并在合金镀层中引入了稀土元素Ce，大大降低了P含量，同时还能降低化学镀的施镀温度。制备的玻璃纤维有良好的导电性，可作为导电填料与电损耗吸收剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种Ni-Fe-Ce-P镀液以及玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金及其制备方法。
背景技术
目前，国内外对化学镀三元合金镀液及其制备方法报道较多，四元以上合金镀液和有关稀土元素化学镀的报道较少，且大部分的镀液是在金属基体上进行施镀。一般当稀土元素加入时，镀液的稳定性、沉积速度和镀层质量能明显提高，材料可用于制备磁记录介质与耐腐蚀镀层，但只在金属基体上施镀无疑限制了材料的使用范围。近年来，各种非金属材料、高分子材料在电子工业中广泛应用，而电磁波可以畅通无阻地通过这些材料，造成严重的电磁污染和信息泄漏。为防止电磁污染与信息泄露，对电磁波进行控制和屏蔽处理显得尤为重要，而采用金属填料作导电填料时，存在价格较贵、涂层重量较大的缺点。
本课题组前期研制的Ni-Co-La-P、Ni-Co-Fe-La-P和Ni-Fe-La-P的四元合金镀液及其制备方法，虽然可以实现在玻璃纤维上进行施渡，但是在较高频率上的损耗正切值比较低，存在导电玻璃纤维吸波性能较弱的缺点。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种Ni-Fe-Ce-P镀液以及玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金及其制备方法，是一种镀层厚度均匀、表面形貌优良、镀层结合力好的化学镀Ni-Fe-Ce-P玻璃纤维的镀液及其制备方法。
技术方案
一种玻璃纤维表面化学镀Ni-Fe-Ce-P合金四元合金镀液，其特征在于镀液的配方为：硫酸镍：1.8～2.60g/100ml，次亚磷酸钠：2.1～3.50g/100ml，硫酸亚铁：0.5～1.70g/100ml，硫酸高铈0.04～0.12g/100ml，柠檬酸钠：3.0～5.50g/100ml，苹果酸：0.8～1.70g/100ml，丁二酸：0.6～1.50g/100ml，硫酸铵：3.8～5.0g/100ml，蒸馏水：100ml，硫脲：0.008～0.05g/100ml，尿素：0.9～2.10g/100ml，浓盐酸：2.5～5.50g/100ml。
一种制备所述镀液的方法，其特征在于制备步骤如下：
步骤1、将硫酸镍和硫酸亚铁放入容器A中，加入蒸馏水总量的95％；
步骤2、将硫酸高铈放入容器B中，加入蒸馏水总量的5％和浓盐酸，常温下在磁力搅拌器中搅拌溶解，溶解后加入到容器A中；
步骤3、将柠檬酸钠、苹果酸、丁二酸，硫酸铵、次亚磷酸钠、硫脲和尿素，依次加入容器A中，搅拌至完全溶解，滴入氨水调节pH＝8.0±0.5，即成镀液。
一种利用所述镀液制备玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、以活化液、分散液、粗化液和偶联液对无碱玻璃纤维进行前处理，然后放入上述已配好的化学渡液的中，水浴加热，在50℃～70℃下反应20～60min；
步骤2、反应结束后取出玻璃纤维，用蒸馏水清洗3次，在温度为70±5℃的烘箱中干燥处理半小时。
有益效果
本发明提出的Ni-Fe-Ce-P镀液以及玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金及其制备方法，与现有技术相比，在镀液中加入Ce(SO4)2，不仅提高镀液的稳定性和利用率，而且提高了合金镀层中金属元素Ni的含量，并在合金镀层中引入了稀土元素Ce，大大降低了P含量，同时还能降低化学镀的施镀温度。在化学镀液中加入适量的Ce(SO4)2，所制得合金镀层中磷含量在4％～10％，而传统以金属为基体的化学镀合金层中磷含量在15％～30％；玻璃纤维有良好的导电性，可作为导电填料与电损耗吸收剂使用。
附图说明
图1：玻璃纤维表面合金镀层的SEM图
(a)未添加Ce(SO4)2
(b)添加Ce(SO4)2
图2：镀态下非晶态合金镀层的电阻率
图3：NiFeP和NiFeCeP合金镀层在X-波段的损耗角正切与频率的关系
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
1、称取硫酸镍2.10g、硫酸亚铁0.80g放入250ml的容器中，加入95ml的蒸馏水；
2、称取硫酸高铈0.08g放入50ml的容器中，加入5ml蒸馏水和2.50～5.50ml浓盐酸，常温下在磁力搅拌器中搅拌溶解，溶解后加入250ml容器中；
3、称取柠檬酸钠3.50g、苹果酸0.90g、丁二酸0.60g、次亚磷酸钠3.0g、硫酸铵4.10g、硫脲0.02g和尿素1.35g依次加入250ml的容器中，搅拌至完全溶解，滴入氨水调节pH＝8.0±0.2，配成化学镀液；
4、将玻璃纤维进行前处理，将前处理好的玻璃纤维放入上述已配好的化学渡液的烧杯中，水浴加热，在50℃～70℃下反应20～60min；
5、反应结束后，取出玻璃纤维，用蒸馏水清洗3次，在烘箱中干燥半小时处理，温度在70±5℃。即制得玻璃纤维表面化学镀Ni-Fe-Ce-P四元合金镀层。
前处理采用专利申请号为200710017812.7的申请文件中所提供的方法，以及活化液、分散液、粗化液和偶联液对无碱玻璃纤维进行前处理。
实施例2：
1、称取硫酸镍2.50g、硫酸亚铁1.40g放入250ml的容器中，加入95ml的蒸馏水；
2、称取硫酸高铈0.09g放入50ml的容器中，加入5ml蒸馏水和2.50～5.50ml浓盐酸，常温下在磁力搅拌器中搅拌溶解，溶解后加入250ml容器中；
3、称取柠檬酸钠5.12g、苹果酸0.74g、丁二酸0.45g、次亚磷酸钠3.10g、硫酸铵4.12g、硫脲0.02g和尿素1.35g依次加入250ml的容器中，搅拌至完全溶解，滴入氨水调节pH＝8.0±0.2，配成化学镀液；
4、将玻璃纤维进行前处理，将前处理好的玻璃纤维放入上述已配好的化学渡液的烧杯中，水浴加热，在50℃～70℃下反应20～60min；
5、反应结束后，取出玻璃纤维，用蒸馏水清洗3次，在烘箱中干燥半小时处理，温度在70±5℃。即制得玻璃纤维表面化学镀Ni-Fe-Ce-P四元合金镀层。
前处理采用专利申请号为200710017812.7的申请文件中所提供的方法，以及活化液、分散液、粗化液和偶联液对无碱玻璃纤维进行前处理。
利用本方法制成的玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金镀层的组成如下表：
本发明研制的化学镀Ni-Fe-Ce-P导电导磁玻璃纤维的特点在于(1)在镀液中加入稀土化合物Ce(SO4)2，不仅提高镀液的稳定性和利用率，而且提高了合金镀层中金属元素Ni的含量，并在合金层中引入了稀土元素Ce，大大降低P含量，在化学镀液中加入适量的Ce(SO4)2，所制得合金镀层中磷含量在4％～10％，而传统以金属为基体的化学镀合金层中磷含量在15％～30％，我们所研制的Ni-Fe-Ce-P导电导磁玻璃纤维的基本组成见表2；(2)在相同化学镀沉积速率条件下，镀液中添加稀土元素Ce，可使施镀温度降低10℃左右，在相同温度条件下，添加稀土元素Ce可使镀层的最大沉积速率提高约15％；(3)研制的Ni-Fe-Ce-P四元合金玻璃纤维的表面更加光滑、致密(见图1)，且电磁屏蔽性能优良(见图2、图3)。
图1(a)和(b)分别为在某一镀液配方下未添加和添加Ce(SO4)2合金镀层的表面形貌关系图。可以看出，玻璃纤维表面形成了完整的合金镀层，且镀液中加入Ce(SO4)2后所得镀层更加均匀、光滑和致密。
在化学镀Ni-Fe-Ce-P上述镀液配方组成中保持其它组分不变的条件下，改变Ce(SO4)2浓度，对所制得Ni-Fe-Ce-P合金镀层的电阻率进行了研究，结果如图2所示。
用矢量网络分析仪，对在上述条件下所制得Ni-Fe-P和Ni-Fe-Ce-P合金镀层的电磁参数进行了测定，研究稀土元素对导电玻璃纤维电磁参数的影响，选定频率范围为8.2-12.4GHz，实验结果见图3。
由图3可知，Ni-Fe-Ce-P合金镀层的损耗正切值tanδ在较高频率上明显比Ni-Fe-P合金镀层的大，且前者的峰值也比后者的高。这说明稀土元素Ce能提高合金镀层的电磁屏蔽和微波吸波能力。
Claims (3)
1.一种Ni-Fe-Ce-P镀液，其特征在于镀液的配方为：硫酸镍：1.8～2.60g/100ml，次亚磷酸钠：2.1～3.50g/100ml，硫酸亚铁：0.5～1.70g/100ml，硫酸高铈0.04～0.12g/100ml，柠檬酸钠：3.0～5.50g/100ml，苹果酸：0.8～1.70g/100ml，丁二酸：0.6～1.50g/100ml，硫酸铵：3.8～5.0g/100ml，蒸馏水：100ml，硫脲：0.008～0.05g/100ml，尿素：0.9～2.10g/100ml，浓盐酸：2.5～5.50g/100ml。
2.一种制备权利要求1所述镀液的方法，其特征在于制备步骤如下：
步骤1、将硫酸镍和硫酸亚铁放入容器A中，加入蒸馏水总量的95％；
步骤2、将硫酸高铈放入容器B中，加入蒸馏水总量的5％和浓盐酸，常温下在磁力搅拌器中搅拌溶解，溶解后加入到容器A中；
步骤3、将柠檬酸钠、苹果酸、丁二酸，硫酸铵、次亚磷酸钠、硫脲和尿素，依次加入容器A中，搅拌至完全溶解，滴入氨水调节pH＝8.0±0.5，即成镀液。
3.一种利用权利要求1所述镀液制备玻璃纤维Ni-Fe-Ce-P合金的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、以活化液、分散液、粗化液和偶联液对无碱玻璃纤维进行前处理，然后放入上述已配好的化学渡液的中，水浴加热，在50℃～70℃下反应20～60min；
步骤2、反应结束后取出玻璃纤维，用蒸馏水清洗3次，在温度为70±5℃的烘箱中干燥处理半小时。
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