CN101531532A - 在ZrO2陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在ZrO₂陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括：A.除油、B.敏化、C.活化、D.解胶、E.还原、F.施镀等步骤，本发明镀液的组成为：NiSO₄·6H₂O：25g/L；NaH₂PO₂·H₂O：30g/L；乳酸：10g/L；乙酸钠：25g/L；H₃BO₃：15g/L；KIO₃：0.025g/L；C₁₂H₂₅SO₄Na：0.002g/L；NaF：1g/L。本发明可得到质地一致的ZrO₂陶瓷粉体包覆镍镀层的产品，扩展了ZrO₂陶瓷粉体材料的应用领域。

Description

在ZrO2陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法

技术领域

本发明涉及一种对陶瓷粉体进行处理使其表面金属化的方法，更具体的说本发明涉及一种在ZrO₂陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法。

背景技术

在新材料世界里，陶瓷材料与金属材料、有机高分子材料形成三足鼎立之状。而高性能和功能性陶瓷材料尤为引人瞩目，如氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发热体等领域。复合粉体可用于制备固体燃料电池阳极支撑材料。固体燃料电池的研究是近年来的一个热点课题，用Ni-YSZ(用Y₂O₃稳定ZrO₂陶瓷)材料作阳极支撑，它的优点是提高发电效率，符合绿色能源发展方向。通常的热机发电效率约在50％左右，而这种新型电池的电转化率为80％左右。

要使陶瓷-金属复合材料具有优良的力学性能，必须使材料形成以陶瓷相为骨架，金属相为网格的纤维结构。陶瓷中引入金属有利于提高材料的韧性，但同时也使陶瓷的高温抗蠕变和抗氧化性能有所降低。因此，为了充分发挥陶瓷优良的高温性能，减少金属用量，金属的高细分散和均匀分布就显得更为重要。目前，在无机非金属粉体材料上化学镀镍的工艺一般采用碱性化学镀镍法，使用联氨、硼氢化钾等为还原剂，pb²⁺、硫脲等作稳定剂，不仅成本高，而且对人体会有一定危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、无污染的在ZrO₂陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法。

本发明采用的技术方案：一种在ZrO₂陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括下列步骤：

A、除油

将ZrO₂陶瓷粉体置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；

B、敏化

除油后的ZrO₂陶瓷粉体在由15g/L的氯化亚锡和22g/L的HC1组成的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min，清洗；

C、活化

表面敏化后的ZrO₂陶瓷粉体在由1g/L的氯化钯和132g/L的HCl组成的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；

D、解胶

表面活化后的ZrO₂陶瓷粉体在50g/L的氢氧化钠的溶液中反应2min，清洗；

E、还原

将上述ZrO₂陶瓷粉体置于50g/L的次亚磷酸钠还原液中反应0.5min，清洗；

F、施镀

镀液的组成为：

NiSO₄·6H₂O     25g/L

NaH₂PO₂·H₂O    30g/L

乳酸           10g/L

乙酸钠         25g/L

H₃BO₃          15g/L

KIO₃           0.025g/L

C₁₂H₂₅SO₄Na    0.002g/L

NaF           1g/L

调节所述镀液pH值到4.6～5.4，控制温度为70℃，超声波下反应，超声波频率为59kHz、功率300kW，ZrO₂陶瓷粉体的质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀的时间为5min，施镀结束后，静置冷却至室温，倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到所述ZrO₂陶瓷粉体包覆镍镀层的产品。

本发明的有益效果：本发明采用次亚磷酸钠作为还原剂、硫酸镍为主盐的化学镀液，在ZrO₂陶瓷粉体的基体上进行化学镀镍，利用了超声波的震荡分散及其机械能作用，完成施镀过程，本发明通过控制还原剂比值可有效调节控制镀层的组成成分。本发明是一种酸性化学镀镍工艺，选择使用适合的稳定剂组成，镀液稳定，施镀温度范围宽，便于控制施镀时间、调节施镀速度。本发明施镀过程中粉体分散均匀，施镀后可得到质地一致的ZrO₂陶瓷粉体包覆镍镀层的产品，从而扩展了ZrO₂陶瓷粉体材料的应用领域。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细描述，Ni-P/ZrO₂粉体材料的制备步骤如下：①除油：将粉体ZrO₂陶瓷置于无水乙醇中超声处理10~15min，清洗；②敏化：除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡10~15g/L，盐酸22g/L的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理8~10min，清洗；③活化：表面敏化后的陶瓷粉体在氯化钯1g/L，盐酸132g/L的HCl的活化液中，在超声作用下反应5~10min，清洗；④解胶：表面活化后的陶瓷粉体在氢氧化钠30~50g/L的溶液中反应1~3min，清洗；⑤还原：将粉体置于次亚磷酸钠20~50g/L的还原液中反应0.5~3min，清洗；⑥施镀：调节镀液pH值为4.6~5.4，镀液温度为60~85℃，反应所用超声波频率为30~80kHz，功率300kW；粉体质量与镀液体积的装载比为5~10g/L，在镀液中进行化学镀施镀时间2~10min。

其中镀液的组成为：

镍盐：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)　15~30g/L

还原剂：次亚磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)　10~40g/L

        (镍盐和还原剂摩尔比为0.3~0.5)

络合剂：乳酸8~15g/L

缓冲剂：乙酸钠(NaAc)　10~25g/L

        硼酸(H₃BO₃)　8~16g/L

稳定剂：碘酸钾(KIO₃)　0.015~0.025g/L

分散剂：十二烷基硫酸钠(C₁₂H₂₅SO₄Na)　0.001~0.005g/L

加速剂：氟化钠(NaF)　0.5~1g/L

施镀结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到ZrO₂陶瓷包覆镍镀层的Ni-P/ZrO₂粉体产品。

本发明在超声作用下进行，可得到质地均匀的产品，否则将出现团聚的陶瓷粉、未包覆的陶瓷粉等现象，另外要控制施镀时的温度，过低，则粉体将无法均匀镀覆金属镍层，过高，则镀液极易分解。

实施例1

1、镀液组成及工艺参数：

镍盐：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)　25g/L

还原剂：次亚磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)　30g/L

络合剂：乳酸10g/L

缓冲剂：乙酸钠(NaAc)　25g/L

        硼酸(H₃BO₃)　15g/L

稳定剂：碘酸钾(KIO₃)　0.025g/L

分散剂：十二烷基硫酸钠(C₁₂H₂₅SO₄Na)　0.002g/L

加速剂：氟化钠(NaF)　1g/L

2、粉体前处理及操作方法：

Ni-P/ZrO₂粉体材料的制备步骤如下：①除油：将粉体ZrO₂陶瓷置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；②敏化：除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡15g/L，盐酸22g/L的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min，清洗；③活化：表面敏化后的陶瓷粉体在氯化钯1g/L，盐酸132g/L的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；④解胶：表面活化后的陶瓷粉体在氢氧化钠50g/L的溶液中反应2min，清洗；⑤还原：将粉体置于次亚磷酸钠50g/L的还原液中反应0.5min，清洗；⑥施镀：调节镀液pH值为4.6~5.4，镀液温度为70℃，反应所用超声波频率为59kHz，功率300kW；粉体质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀时间5min。

施镀结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到ZrO₂陶瓷包覆镍镀层的Ni-P/ZrO₂粉体产品。

实施例2

1、镀液组成及工艺参数：

镍盐：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)　20g/L

还原剂：次亚磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)　25g/L

络合剂：乳酸　8g/L

缓冲剂：乙酸钠(NaAc)　25g/L

        硼酸(H₃BO₃)　15g/L

稳定剂：碘酸钾(KIO₃)　0.02g/L

分散剂：十二烷基硫酸钠(C₁₂H₂₅SO₄Na)　0.002g/L

加速剂：氟化钠(NaF)　1g/L

2、粉体前处理及操作方法：

Ni-P/ZrO₂粉体材料的制备步骤如下：①除油：将粉体ZrO₂陶瓷置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；②敏化：除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡15g/L，盐酸22g/L的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min，清洗；③活化：表面敏化后的陶瓷粉体在氯化钯1g/L，盐酸132g/L的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；④解胶：表面活化后的陶瓷粉体在氢氧化钠30g/L的溶液中反应3min，清洗；⑤还原：将粉体置于次亚磷酸钠30g/L的还原液中反应2min，清洗；⑥施镀：调节镀液pH值为4.6~5.4，镀液温度为80℃，反应所用超声波频率为59kHz，功率300kW；粉体质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀时间8min。

施镀结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到ZrO₂陶瓷包覆镍镀层的Ni-P/ZrO₂粉体产品。

所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种在ZrO₂陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括下列步骤：

A、除油

将ZrO₂陶瓷粉体置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；

B、敏化

除油后的ZrO₂陶瓷粉体在由15g/L的氯化亚锡和22g/L的HCl组成的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min，清洗；

C、活化

表面敏化后的ZrO₂陶瓷粉体在由1g/L的氯化钯和132g/L的HCl组成的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；

D、解胶

表面活化后的ZrO₂陶瓷粉体在50g/L的氢氧化钠的溶液中反应2min，清洗；

E、还原

将上述ZrO₂陶瓷粉体置于50g/L的次亚磷酸钠还原液中反应0.5min，清洗；

F、施镀

镀液的组成为：

NiSO₄·6H₂O         25g/L

NaH₂PO₂·H₂O        30g/L

乳酸               10g/L

乙酸钠             25g/L

H₃BO₃              15g/L

KIO₃               0.025g/L

C₁₂H₂₅SO₄Na         0.002g/L

NaF                1g/L

调节所述镀液pH值到4.6～5.4，控制温度为70℃，超声波下反应，超声波频率为59kHz、功率300kW，ZrO₂陶瓷粉体的质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀的时间为5min，施镀结束后，静置冷却至室温，倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到所述ZrO₂陶瓷粉体包覆镍镀层的产品。