CN104988476A - 一种金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法 - Google Patents

Abstract

一种金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法，它主要是以银氨溶液为化学镀液，以葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液为还原剂，在氨化的金刚石微粉表面化学镀银纳米粒子。本发明操作简单、镀覆银盐的利用率高，制备出的镀银金刚石微粉镀层均匀，增重量可控，提高了金刚石微粉的导电性，改善了金刚石微粉在金属结合剂中的烧结条件，增强了金刚石烧结体对金刚石微粉的把持力。

Description

一种金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法

技术领域 本发明涉及一种复合材料的制备方法，特别是金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法。

背景技术 金刚石微粉表面的金属镀覆能够很好地解决金刚石粉末表面不导电和烧结性能差(金刚石微粉与烧结剂之间不能很好结合)的问题。此前，利用电镀、化学气相沉积、磁控溅射、真空微蒸发镀覆等技术，实现了金刚石微粉表面镀覆Ni、Al、Cr、W、Ti、Co、V等金属，从而在金刚石表面形成了金属镀层。在这些已有的镀覆方法中，电镀工艺较简单，但对于细颗粒(小于38微米)的金刚石，其颗粒之间的镀层容易结团，且单次镀覆量受限；化学气相沉积、磁控溅射和真空微蒸发镀等工艺则需要昂贵复杂的真空设备，且存在漏镀、镀层不够均匀的现象。

发明内容 本发明的目的在于提供一种方法简单、镀层均匀、附着牢靠的金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法。本发明主要是前期将金刚石微粉氨化处理，使其表面带有氨基团，随后以银氨溶液为基本镀液，以氨化金刚石微粉为镀层基底，由葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液为还原剂，常温下辅以磁力搅拌，制得镀银金刚石微粉。

本发明的镀覆方法如下：

(1)金刚石微粉氨化处理

将粒径为0.1～38微米的金刚石微粉加入到含量为25～28％的分析纯氨水中，加入量为每升氨水中加入金刚石微粉20克，搅拌均匀后，超声振荡1小时，频率为40kHz、功率为180W，用无水乙醇漂洗三遍，40～50℃烘干，制得氨化金刚石微粉。

(2)反应溶液的制备

①银氨溶液的制备：

将硝酸银溶解在去离子水中，浓度为每升溶液中含硝酸银55～60克，在去离子水中加入分析纯(25％)氨水配置稀氨水溶液，配成稀氨水溶液的浓度是0.188摩尔/升，按硝酸银溶液：稀氨水溶液的体积比＝1：3.5～3.8的比例，将稀氨水溶液缓慢滴加到硝酸银溶液中，边滴加边搅拌，直至形成刚好澄清无色的溶液，再按每升溶液加入10克十二烷基硫酸钠的比例，将十二烷基硫酸钠加入在银氨溶液中，将溶液静置陈化0.5小时，制得银氨溶液；

②还原剂溶液的制备：

按每升去离子水加入葡萄糖45克、无水乙醇0.1升、聚乙烯吡咯烷酮1.5克的比例，将葡糖糖、无水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，制得还原剂溶液。

(3)化学镀覆：

按每升银氨溶液加入氨化金刚石微粉量10～50克的比例，在上述银氨溶液中加入上述步骤(1)的氨化金刚石微粉，进行磁力搅拌，搅拌速度为20～30转/分钟；然后缓慢滴加上述还原剂溶液到含金刚石微粉的银氨溶液中，滴加速度是1～3毫升/分钟，还原剂溶液的加入量与银氨溶液体积相等；平稳磁力搅拌4～6小时，待银完全还原出来，用无水乙醇漂洗三遍，滤出镀银金刚石，40～50℃烘干；金刚石微粉的增重可以达到2～100％；金刚石微粉表面镀的银颗粒大小在1～50纳米之间。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、工艺简单易于操控，单次镀覆金刚石微粉用量没有限制，不需要任何大型镀覆设备，因而适用于从实验室的微量镀覆到大批量的工业生产。

2、镀覆银盐的利用率高，镀层均匀铺展，附着牢靠，增重量可控。

3、上述镀银技术使金刚石微粉和银的复合材料具有良好的表面导电性能，将金刚石微粉从绝缘体转变成导体，改善金刚石烧结体对金刚石微粉的把持力，将烧结体的抗折强度提高10～50％。

附图说明

图1是本发明实施例1中1微米金刚石镀覆银50％的扫描电镜图和能谱分析谱图；

图2是本发明实施例2中15微米金刚石镀覆银2.5％的扫描电镜图；

图3是本发明实施例3中1微米金刚石镀覆银5％的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：将粒径为1微米的金刚石微粉1克加入到50毫升分析纯氨水中，搅拌均匀后，超声振荡1小时，用无水乙醇漂洗三遍，40℃烘干，制得氨化金刚石微粉。

步骤二：将硝酸银0.79克溶解到14毫升去离子水中，用0.188摩尔/升的稀氨水溶液缓慢滴加到硝酸银溶液中，边滴加边搅拌，滴加了52毫升后刚好形成澄清无色的溶液，在溶液中加入0.66克十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解，将溶液静置陈化0.5小时，制得银氨溶液。

步骤三：在100毫升去离子水加入葡萄糖4.5克，加入10毫升无水乙醇，加入0.15克聚乙烯吡咯烷酮，搅拌至完全溶解，制得还原剂溶液。

步骤四：在66毫升上述银氨溶液中加入1克上述氨化金刚石微粉，进行磁力搅拌，搅拌速度为20转/分钟；然后缓慢滴加步骤三中的还原剂溶液66毫升到含金刚石微粉的银氨溶液中，滴加速度是2毫升/分钟；平稳磁力搅拌6小时，待银完全还原出来，用无水乙醇漂洗三遍，滤出镀银金刚石，50℃烘干；金刚石微粉的增重可以达到50％；金刚石微粉表面镀的银颗粒大小在50纳米左右(如图1所示)。

实施例2

步骤一：将粒径为15微米的金刚石微粉10克加入到500毫升分析纯氨水中，搅拌均匀后，超声振荡1小时，用无水乙醇漂洗三遍，50℃烘干，制得氨化金刚石微粉。

步骤二：取浓度为55克/升的硝酸银溶液8毫升，用0.188摩尔/升的稀氨水溶液缓慢滴加到硝酸银溶液中，边滴加边搅拌，滴加了28毫升后刚好形成澄清无色的溶液，在溶液中加入0.37克十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解，将溶液静置陈化0.5小时，制得银氨溶液。

步骤三：在100毫升水加入葡萄糖4.5克，加入10毫升无水乙醇，加入0.15克聚乙烯吡咯烷酮，搅拌至完全溶解，制得还原剂溶液。

步骤四：在36毫升上述银氨溶液中加入10克上述氨化金刚石微粉，进行磁力搅拌，搅拌速度为25转/分钟；然后缓慢滴加步骤三中的还原剂溶液37毫升到含金刚石微粉的银氨溶液中，滴加速度是1毫升/分钟；平稳磁力搅拌4小时，待银完全还原出来；无水乙醇漂洗三遍，滤出镀银金刚石50℃烘干；金刚石微粉的增重达到了2.5％；金刚石微粉表面镀的银颗粒大小在2～5纳米(如图2所示)。

实施例3

步骤一：将粒径为1微米的金刚石微粉10克加入到500毫升分析纯氨水中，搅拌均匀后，超声振荡1小时，用无水乙醇漂洗三遍，45℃烘干，制得氨化金刚石微粉。

步骤二：取浓度为57克/升的硝酸银溶液14毫升，用0.188摩尔/升的稀氨水溶液缓慢滴加到硝酸银溶液中，边滴加边搅拌，滴加了53毫升后刚好形成澄清无色的溶液，在溶液中加入0.36克十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解，将溶液静置陈化0.5小时，制得银氨溶液。

步骤三：在100毫升水加入葡萄糖4.5克，加入10毫升无水乙醇，加入0.15克聚乙烯吡咯烷酮，搅拌至完全溶解，制得还原剂溶液。

步骤四：在67毫升上述银氨溶液中加入10克上述氨化金刚石微粉，进行磁力搅拌，搅拌速度为25转/分钟；然后缓慢滴加步骤三中的还原剂溶液67毫升到含金刚石微粉的银氨溶液中，滴加速度是3毫升/分钟；平稳磁力搅拌5小时，待银完全还原出来；无水乙醇漂洗三遍，滤出镀银金刚石45℃烘干；金刚石微粉的增重可以达到5％；金刚石微粉表面镀的银颗粒大小在10～40纳米左右(如图3所示)。

Claims (1)

1.一种金刚石微粉表面镀覆纳米银的方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(1)金刚石微粉氨化处理：

将粒径为0.1～38微米的金刚石微粉加入到含量为25～28％的分析纯氨水中，加入量为每升氨水中加入金刚石微粉20克，搅拌均匀后，超声振荡1小时频率为40kHz、功率180W，用无水乙醇漂洗三遍，40～50℃烘干，制得氨化金刚石微粉；

(2)反应溶液的制备

①银氨溶液的制备：

将硝酸银溶解在去离子水中，浓度为每升溶液中含硝酸银55～60克，在去离子水中加入分析纯(25％)氨水配置稀氨水溶液，配成稀氨水溶液的浓度是0.188摩尔/升，按硝酸银溶液：稀氨水溶液的体积比＝1：3.5～3.8的比例，将稀氨水溶液缓慢滴加到硝酸银溶液中，边滴加边搅拌，直至形成刚好澄清无色的溶液，再按每升溶液加入10克十二烷基硫酸钠的比例，将十二烷基硫酸钠加入在银氨溶液中，将溶液静置陈化0.5小时，制得银氨溶液；

②还原剂溶液的制备：

按每升去离子水加入葡萄糖45克、无水乙醇0.1升、聚乙烯吡咯烷酮1.5克的比例，将葡糖糖、无水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，制得还原剂溶液；

(3)化学镀覆：

按每升银氨溶液加入氨化金刚石微粉量10～50克的比例，在上述银氨溶液中加入上述步骤(1)的氨化金刚石微粉，进行磁力搅拌，搅拌速度为20～30转/分钟；然后缓慢滴加上述还原剂溶液到含金刚石微粉的银氨溶液中，滴加速度是1～3毫升/分钟，还原剂溶液的加入量与银氨溶液体积相等；平稳磁力搅拌4～6小时，待银完全还原出来，用无水乙醇漂洗三遍，滤出镀银金刚石，40～50℃烘干；金刚石微粉的增重可以达到2～100％；金刚石微粉表面镀的银颗粒大小在1～50纳米之间。