CN104451827A - 一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 - Google Patents
一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104451827A CN104451827A CN201410617365.9A CN201410617365A CN104451827A CN 104451827 A CN104451827 A CN 104451827A CN 201410617365 A CN201410617365 A CN 201410617365A CN 104451827 A CN104451827 A CN 104451827A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- micron
- preparation
- graphite
- compound coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开了一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法。以高纯石墨板为阳极，惰性金属板为阴极，硫酸溶液为电解液，电解24小时-48小时后，在电解液中获得纳微米碳球；再在电解液中添加铜源，以高纯石墨板为阳极，待镀部件为阴极，进行镀膜。本发明直接在成型部件上沉积润滑耐磨层，工艺简单，后期修补维护容易。且纳微米石墨颗粒产生后本身可良好地分散在溶液中，不易沉淀，电沉积时不需要搅拌。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，特别是一种用于应用于缝制机械、制药机械和食品机械工业中的摩擦零件表面的铜-纳微米石墨复合涂层制备方法，属于纳米复合涂层材料制备领域。
背景技术
铜－石墨复合材料具有良好的导电性导热性、自润滑性、耐磨性且无污染。在氧化性气氛和非氧化性气氛中的使用温度分别可达370℃和925℃。已应用于缝制机械制药机械和食品机械工业中的摩擦零件的制造。近年来有关铜－石墨复合材料的研究较多。其主要制备方法是粉末冶金工艺。但该方法需要昂贵的设备并存在微粒分布不均匀孔隙率大等缺点。电沉积方法已用于制备复合材料，该方法所需设备简单，便于操作。不过，关于用电沉积方法制备铜－石墨复合材料的报道并不多见，且存在如下问题：第一，其复合镀液中所添加的固体颗粒通常为微米级石墨粉，其粗大颗粒不利于涂层结构和性能的优化。第二，由于石墨是疏水性的，所以通常添加的石墨粉在水溶液中难以获得良好的分散性，容易沉淀。因此需要寻找一种新型铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，以高纯石墨板为阳极，惰性金属板为阴极，硫酸溶液为电解液，电解24小时-48小时后，在电解液中获得直径介于10-1000nm的纳微米碳球；再在电解液中添加铜源，以高纯石墨板为阳极，待镀部件为阴极，进行镀膜。
所述高纯石墨板厚度为50-80mm,长度300-700mm，宽度300-700mm，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目。
所述惰性金属板厚度为2-10mm,长度300-700mm，宽度300-700mm；阴阳极间距为3-10mm。
所述硫酸溶液浓度为0.1-0.5mol/L。
所述电解过程中的电解电压为10-50V，电解电流密度为10-50mA/cm2，电解时间为24小时-48小时。
所述铜源由以下组分构成：硫酸铜60-100g/L，硫酸40-100g/L，十二烷基硫酸钠0.05-0.2g/L，OP乳化剂1-5ml/L。
所述镀膜过程中的阴极电流密度20-30A/cm2，镀液温度为20-30度，镀膜时间为5-60分钟。
与现有技术(粉末冶金技术和复合涂层电沉积技术)相比，本发明具有以下有益效果：
1.工艺简单，便于操作：相对粉末冶金技术，该工艺直接在成型部件上沉积润滑耐磨层，工艺简单，后期修补维护容易；相对采用高纯石墨、硫酸为原料，通过电解方式直接获得纳微米石墨颗粒，相对目前一般采用化学法制备的纳米石墨颗粒，工艺更简单。
2.绿色环保：相对化学法制备的纳米膨胀石墨颗粒，该工艺采用化学元素少，更加环保经济。
3.更好的电解液稳定性：纳微米石墨颗粒产生后本身可良好地分散在溶液中，不易沉淀，电沉积时不需要搅拌；在消耗电解液中纳微石墨颗粒的同时，阳极石墨仍可产生纳微石墨进入溶液中，从而缓解溶液石墨颗粒浓度的下降。
附图说明
图1为实施例1纳微米石墨颗粒电镜图(a为低倍数，b为高倍数)。
图2为实施例1-3的摩擦系数与纳微米石墨含量的关系图。
具体实施方式
在描述本发明的材料、方法之前，应当理解本披露不受限于所描述的具体方法以及材料，因为这些可以改变。还应理解本说明书中所使用的术语只是为了描述这些特定的形式或实施方案的目的，而不是旨在限制该范围。除非另外限定，在此使用的所有技术的或科学的术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
以高纯石墨板为阳极，惰性金属板为阴极，硫酸溶液为电解液，对石墨实施电解，24小时-48小时后，在电解液中可获得直径介于10-1000nm范围的纳微米碳球。其中阳极采用厚度为50-80mm,长度300-700mm，宽度300-700mm的高纯石墨板，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目。阴极采用厚度为2-10mm,长度300-700mm，宽度300-700mm的惰性金属板；相邻阳极石墨板和阴极惰性金属板之间的间距(极间距)为3-10mm。硫酸电解液溶液浓度为0.1-0.5mol/L。对石墨实施电解参数包括电压10-50V、电流密度10-50mA/cm2和电解时间为24小时-48小时。通过上述电解参数的控制，电解液中生成的纳微米石墨粉约为5-20g/L。
在获得的电解液中添加铜源，铜源含硫酸铜60-100g/L，硫酸40-100g/L，十二烷基硫酸钠0.05-0.2g/L，OP乳化剂1-5ml/L。
沉积铜-纳微米石墨复合涂层的工艺中，以高纯石墨板(>99.99％)为阳极，待镀部件为阴极，实施镀膜。阴极电流密度20-30A/cm2，镀液温度保持20-30度左右，适度时间为5-60分钟。
下面给出三个利用本发明的制备方法制备锂离子电池负极用纳米碳球材料的具体实施例。
实施例1
阳极电极板采用厚度为80mm,长度700mm，宽度700mm的高纯石墨板，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目；阴极电极板采用厚度为10mm,长度700mm，宽度700mm的钛板；相邻阳极石墨板和阴极惰性金属板之间的间距为3mm。电源选用整流直流电源。
接通电源后，电压控制在10V，电流控制在10-20mA/cm2之间，24小时后，电解液中获得5g/L的纳微石墨颗粒溶液，其纳微石墨颗粒电镜图如图1所示。进一步向电解液中添加铜源，使其含硫酸铜80g/L，硫酸70g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，OP乳化剂2ml/L。
沉积铜-纳微米石墨复合涂层的工艺中，以高纯石墨板(>99.99％)为阳极，经清洗的无油无锈金属待镀部件为阴极，实施镀膜。阴极电流密度20A/cm2，镀液温度保持20-30度左右，适度时间为30分钟。
获得铜-纳微米石墨复合涂层硬度可达200Hv，摩擦系数可达0.2。
实施例2
阳极电极板采用厚度为80mm,长度700mm，宽度700mm的高纯石墨板，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目；阴极电极板采用厚度为10mm,长度700mm，宽度700mm的钛板；相邻阳极石墨板和阴极惰性金属板之间的间距为3mm。电源选用整流直流电源。
接通电源后，电压控制在20V，电流控制在20-30mA/cm2之间，24小时后，电解液中获得10g/L的纳微石墨颗粒溶液。进一步向电解液中添加铜源，使其含硫酸铜60g/L，硫酸50g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，OP乳化剂1ml/L。
沉积铜-纳微米石墨复合涂层的工艺中，以高纯石墨板(>99.99％)为阳极，待镀部件为阴极，实施镀膜。阴极电流密度30A/cm2，镀液温度保持20-30度左右，适度时间为30分钟。
获得铜-纳微米石墨复合涂层硬度可达180Hv，摩擦系数可达0.15。
实施例3
阳极电极板采用厚度为80mm,长度700mm，宽度700mm的高纯石墨板，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目；阴极电极板采用厚度为10mm,长度700mm，宽度700mm的钛板；相邻阳极石墨板和阴极惰性金属板之间的间距为3mm。电源选用整流直流电源。
接通电源后，电压控制在30V，电流控制在30-40mA/cm2之间，48小时后，电解液中获得20g/L的纳微石墨颗粒溶液。进一步向电解液中添加铜源，使其含硫酸铜100g/L，硫酸100g/L，十二烷基硫酸钠0.2g/L，OP乳化剂5ml/L。
沉积铜-纳微米石墨复合涂层的工艺中，以高纯石墨板(>99.99％)为阳极，待镀部件为阴极，实施镀膜。阴极电流密度30A/cm2，镀液温度保持20-30度左右，适度时间为30分钟。
获得铜-纳微米石墨复合涂层硬度可达150Hv，摩擦系数可达0.12。
对实施例1-3的摩擦系数与纳微米石墨含量的关系作图，如图2所示。
Claims (7)
1.一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，以高纯石墨板为阳极，惰性金属板为阴极，硫酸溶液为电解液，电解24-48小时后，在电解液中获得纳微米碳球；再在电解液中添加铜源，以高纯石墨板为阳极，待镀部件为阴极，进行镀膜。
2.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述高纯石墨板厚度为50-80 mm, 长度300-700 mm，宽度300-700 mm，纯度≥ 99.99%，灰份≤ 50 ppm，体积密度≥ 1.85 g/cm3，抗折强度≥ 60 Mpa，颗粒度＜ 300 目。
3.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述惰性金属板厚度为2-10 mm，长度300-700 mm，宽度300-700 mm；阴阳极间距为3-10 mm。
4.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述硫酸溶液浓度为0.1-0.5 mol/L。
5.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述电解过程中的电解电压为10-50 V，电解电流密度为10-50 mA/cm2。
6.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述铜源由以下组分构成：硫酸铜60-100ｇ/Ｌ，硫酸40-100ｇ/Ｌ，十二烷基硫酸钠0.05-0.2ｇ/Ｌ，ＯＰ乳化剂1-5ｍl/Ｌ。
7.如权利要求1所述的铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，其特征在于，所述镀膜过程中的阴极电流密度20-30 A/cm2，镀液温度为20-30℃，镀膜时间为5-60分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410617365.9A CN104451827A (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410617365.9A CN104451827A (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104451827A true CN104451827A (zh) | 2015-03-25 |
Family
ID=52898554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410617365.9A Pending CN104451827A (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104451827A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105862104A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种耐磨减摩复合氧化铝膜的制备方法 |
| CN110158132A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 华瑞墨石丹阳有限公司 | 一种绝缘材料的电镀方法 |
-
2014
- 2014-11-05 CN CN201410617365.9A patent/CN104451827A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105862104A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种耐磨减摩复合氧化铝膜的制备方法 |
| CN105862104B (zh) * | 2016-06-02 | 2018-03-13 | 哈尔滨工程大学 | 一种耐磨减摩复合氧化铝膜的制备方法 |
| CN110158132A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 华瑞墨石丹阳有限公司 | 一种绝缘材料的电镀方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tian et al. | Microstructure and properties of nanocrystalline nickel coatings prepared by pulse jet electrodeposition | |
| CN103643262B (zh) | 一种低共熔溶剂电沉积铅粉的方法 | |
| CN103205780B (zh) | 有色金属电积用栅栏型钛基PbO2电极及其制备方法 | |
| CN102773434A (zh) | 一种纳米复合电镀层连铸结晶器铜板及其制备工艺 | |
| CN102899681A (zh) | 多孔镍复合电极、电镀液及该多孔镍复合电极的制备方法 | |
| CN103726084B (zh) | 电沉积Cu-Mo-Ni/Co合金镀层的方法 | |
| CN107815720B (zh) | 一种自支撑还原氧化石墨烯涂层及其制备方法和应用 | |
| CN102286769A (zh) | 一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法 | |
| CN102337569B (zh) | 一种钴-钨纳米合金镀层及其制备方法 | |
| CN105332010A (zh) | 一种脉冲电沉积Co/Y2O3纳米复合镀层的制备方法 | |
| CN104451827A (zh) | 一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法 | |
| CN104975326A (zh) | 一种表面电沉积纳米稀土改性钴基复合镀层的制备方法 | |
| Antihovich et al. | Electrodeposition of nickel and composite nickel-fullerenol coatings from low-temperature sulphate-chloride-isobutyrate electrolyte | |
| CN105040032A (zh) | 一种利用低温熔盐电沉积制备过渡族金属及其合金的方法 | |
| CN103484900A (zh) | 一种离子液体中直接电沉积晶态纳米晶无微裂纹铬镀层的方法 | |
| CN102586821A (zh) | 一种锡-锌合金电镀液 | |
| CN102134729A (zh) | 一种电解自脱附制备铜粉末的方法 | |
| CN105132980A (zh) | 一种铅银合金阳极表面复合陶瓷膜层成膜方法 | |
| Xu et al. | Preparation and Electrocatalytic Activity of Nanocrystalline Ni–Mo–Co Alloy Electrode for Hydrogen Evolution | |
| CN109179801A (zh) | 一种三价铬电镀废液的处理方法 | |
| CN101343770A (zh) | 活塞环多层铬基网格嵌入超硬耐磨粒子镀层镀液及电镀法 | |
| CN110665509B (zh) | 一种枝晶形貌FeNi3相电催化剂粉末的制备方法及其应用 | |
| Lu et al. | Effects of current density and nickel as an impurity on zinc electrowinning | |
| CN203639589U (zh) | 用于酸性锌镍合金的双阳极结构双整流器系统的电镀装置 | |
| CN202705551U (zh) | 焦磷酸铜电镀液铜离子浓度调节槽及电镀装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Shang Zhuang Qinghu Donghai County 222321 Jiangsu province Lianyungang City Village Applicant after: Jiangsu Ligang Rare Earth Material Co., Ltd. Address before: Shang Zhuang Qinghu Donghai County 222321 Jiangsu province Lianyungang City Village Applicant before: JIANGSU LIGANG SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |