CN101768736A - 硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜配方及工艺 - Google Patents

Abstract

一种可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域的导电矿物晶须材料的制备——硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜配方及工艺。硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜前的预处理工艺主要包括除油、粗化、敏化、活化等。化学镀镍铜工艺和配方主要包括20～50g/L硫酸镍，1～10g/L硫酸铜，20～40g/L次亚磷酸钠和40～80g/L柠檬酸钠，pH值7.5～11.0，施镀温度70～90℃，施镀时间0.5～5小时，烘干温度为80～100℃。本发明简单、方便、易于操作和控制，制备出的镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须技术参数令人满意，可广泛用于非金属粉体表面化学镀镍铜。

Description

硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜配方及工艺

一、技术领域

本发明属于化学镀技术领域，具体涉及一种可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域的导电矿物晶须材料的制备---硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜配方及工艺。

二、背景技术

硅酸钙镁晶须是以四川某地天然透闪石-透辉石矿物为原料，通过水热生长法等制备而成的一种新型针状结构的硅酸盐晶须材料【孙传敏.用天然矿物透闪石制备硅酸钙镁晶须[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2005，32(1)：65～71】。由于硅酸钙镁晶须的直径小，长径比大，原子高度有序，所以硅酸钙镁晶须具有高的强度、弹性模量和硬度以及良好的耐高温性能和耐腐蚀性能。由于原料来源广泛，制备工艺与设备简单，硅酸钙镁晶须的成本低廉，作为复合材料增强体的效果良好，但其导电性较差，在一定程度上影响了该晶须的使用范围。

化学镀是一种绿色环保和低成本的表面金属化改性方法。化学镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须的制备原理是：以硅酸钙镁晶须为基体，利用还原剂将溶液中镍铜等金属离子化学还原在呈催化活性的硅酸钙镁晶须表面，在没有外电流通过的情况下，使之形成金属镀层，从而得到镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须。通化学镀技术可赋予硅酸钙镁晶须一些特殊的磁学和电学性能，拓展晶须的应用领域，提高硅酸钙镁晶须的性价比。

镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须可作为导电涂料的功能填料，用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电领域。硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜技术有望为提高硅酸钙镁晶须的附加值，提高非金属矿物的综合开发和利用水平提供一种新的技术方法。

目前，关于硅酸钙镁矿物晶须已经公开的专利有：硅钙镁晶须的制备方法(专利号：ZL200410081355.4；授权号：CN1327045C)。经检索，未发现采用化学镀方法制备化学镀镍铜硅酸钙镁晶须的专利申请或文献报道。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种在硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜制备镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须----硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜的配方及工艺。主要是硅酸钙镁矿物晶须经除油、粗化、敏化、活化等预处理后，利用还原剂将溶液中镍、铜金属离子化学还原在呈催化活性的硅酸钙镁晶须表面，在没有外电流通过的情况下，使之形成金属镀层，从而制得表面含镍铜的硅酸钙镁导电矿物晶须，一方面改善硅酸钙镁晶须的化学成分，另一方面提高硅酸钙镁晶须的导电性能。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

1、硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜液配方如下：

硫酸镍NiSO₄·6H₂O          20～50g/L

硫酸铜CuSO₄·5H₂O          1～10g/L

次亚磷酸钠NaH₂PO₂·H₂O     20～40g/L

柠檬酸钠Na₃C₆H₅O₇·2H₂O    40～80g/L

2、硅酸钙镁矿物晶须的预处理工艺步骤如下：

(1)用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗；

(2)将步骤(1)处理过的硅酸钙镁矿物晶须浸入质量百分浓度为0.2～4％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍1-10分钟，过滤，烘干；

(3)将步骤(2)处理过的硅酸钙镁晶须浸入质量百分浓度为60-65％的硝酸溶液进行粗化处理处理8～20分钟，硝酸溶液的温度维持在50～70℃；

(4)将步骤(3)处理过的硅酸钙镁晶须浸入浓度为15～20g/L SnCl₂·2H₂O和30～50g/L HCl混合溶液中进行敏化处理；

(5)将步骤(4)处理过的硅酸钙镁晶须在0.2～2g/L PdCl₂和1～10mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。

3、硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜工艺步骤如下：

(1)按权利要求1所述的化学镀镍铜配方，分别用蒸馏水溶解硫酸镍，硫酸铜，次亚磷酸钠和柠檬酸钠；

(2)将已完全溶解的硫酸镍和硫酸铜溶液混合均匀后，加入到柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀；

(3)将次亚磷酸钠溶液缓慢加入步骤(2)所配好的溶液，用蒸馏水稀释致所需体积，用氢氧化钠调节pH值至7.5～11.0；

(4)将按权利要求2所述的预处理工艺处理后的硅酸钙镁矿物晶须放入步骤(3)所配制好的镀液中进行化学镀镍铜，施镀温度70～90℃，施镀时间0.5～5小时；

(5)将上述所制得的镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须烘干，烘干温度80～100℃。

上述方法制备的硅酸钙镁导电矿物晶须经过显微镜观察镀层致密，用X射线能谱仪测试表面化学成分，含Ni 5～30wt％，Cu 0.1～10wt％。该导电矿物晶须可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域。

本发明具有如下特点：

1、所提供的化学镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须有良好的导电特性，表明含Ni 5～30wt％，Cu 0.1～10wt％。

2、与常用的球形、片状等电磁功能填料相比，化学镀镍铜硅酸钙镁矿物导电矿物晶须是一种微米级针状单晶体晶须材料，对改善涂层功能骨架有良好作用。

3、化学镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须的制备均在低温下进行，节约能源，使用方便。

4、化学镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须的制备方法简单、方便、易于操作和控制，完全使用常规设备，可广泛用于非金属粉体上化学镀镍铜工艺中，投资不大，风险较小，便于推广。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员，可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

以硅酸钙镁矿物晶须为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入质量百分浓度为1.0％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍10分钟，过滤，烘干，浸入60℃的质量百分浓度为60％的硝酸溶液粗化处理处理10分钟，水洗，浸入浓度为15g/L SnCl₂·2H₂O和30g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.4g/LPdCl₂和2.5mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入80℃镀液中，施镀40分钟，镀液配方为硫酸镍30g/L，硫酸铜2g/L，次亚磷酸钠30g/L，柠檬酸钠55g/L，pH值8.5。得到表面化学镀镍铜硅酸钙镁矿物导电矿物晶须，用100℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

实施例2

以硅酸钙镁矿物晶须为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入质量百分浓度为1.5％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍8分钟，过滤，烘干，浸入55℃的质量百分浓度为65％的硝酸溶液粗化处理处理12分钟，水洗，浸入浓度为18g/L SnCl₂·2H₂O和35g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.5g/LPdCl₂和3.0mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入84℃镀液中施镀60分钟，镀液配方为硫酸镍25g/L，硫酸铜1.5g/L，次亚磷酸钠28g/L，柠檬酸钠53g/L，pH值9.5。得到表面化学镀镍铜硅酸钙镁矿物导电矿物晶须，用100℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

实施例3

以硅酸钙镁矿物晶须为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入质量百分浓度为3.0％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍5分钟，过滤，烘干，浸入60℃的质量百分浓度为65％的硝酸溶液粗化处理处理9分钟，水洗，浸入浓度为20g/L SnCl₂·2H₂O和40g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.3g/LPdCl₂和3.5mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入75℃镀液中施镀60分钟，镀液配方为硫酸镍28g/L，硫酸铜1.5g/L，次亚磷酸钠25g/L，柠檬酸钠50g/L，pH值8.7。得到表面化学镀镍铜硅酸钙镁矿物导电矿物晶须，用100℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

Claims (3)

1.一种硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜配方，其特征在于以硅酸钙镁矿物晶须为基体，对其进行化学镀镍铜，化学镀镍铜液配方如下：

硫酸镍NiSO₄·6H₂O            20～50g/L

硫酸铜CuSO₄·5H₂O            1～10g/L

次亚磷酸钠NaH₂PO₂·H₂O       20～40g/L

柠檬酸钠Na₃C₆H₅O₇·2H₂O      40～80g/L

2.根据权利要求1所述的一种硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜预处理工艺，工艺包括硅酸钙镁矿物晶须除油、粗化、敏化、活化等预处理，其特征在于预处理工艺步骤如下：

(1)用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗；

(2)将步骤(1)处理过的硅酸钙镁矿物晶须浸入质量百分浓度为0.2～4％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍1-10分钟，过滤，烘干；

(3)将步骤(2)处理过的硅酸钙镁晶须浸入质量百分浓度为60-65％的硝酸溶液进行粗化处理处理8～20分钟，硝酸溶液的温度维持在50～70℃；

(4)将步骤(3)处理过的硅酸钙镁晶须浸入浓度为15～20g/L SnCl₂·2H₂O和30～50g/L HCl混合溶液中进行敏化处理；

(5)将步骤(4)处理过的硅酸钙镁晶须在0.2～2g/LPdCl₂和1～10mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。

3.根据权利要求1和2所述的一种硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜工艺，其特征在于硅酸钙镁矿物晶须表面化学镀镍铜工艺步骤如下：

(1)按权利要求1所述的化学镀镍铜配方，分别用蒸馏水溶解硫酸镍，硫酸铜，次亚磷酸钠和柠檬酸钠；

(2)将已完全溶解的硫酸镍和硫酸铜溶液混合均匀后，加入到柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀；

(3)将次亚磷酸钠溶液缓慢加入步骤(2)所配好的溶液，用蒸馏水稀释致所需体积，用氢氧化钠调节pH值至7.5～11.0；

(4)将按权利要求2所述的预处理工艺处理后的硅酸钙镁矿物晶须放入步骤(3)所配制好的镀液中进行化学镀镍铜，施镀温度70～90℃，施镀时间0.5～5小时；

(5)将上述所制得的镀镍铜硅酸钙镁导电矿物晶须烘干，烘干温度80～100℃。