CN105862093B - 一种离子液体中电镀Ni‑Cr‑PTFE复合镀层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种离子液体中电镀Ni‑Cr‑PTFE复合镀层的方法。在本发明所述的非水体系和惰气气氛中，在一定量的1‑乙基‑3‑甲基咪唑氯(EMIMCl)和乙二醇(EG)的混合溶剂中、分别加入含镍离子液体[BMIM]NiCl3、含铬离子液体[BMIM]CrCl4、LiCl、PTFE以及十二烷基二甲基氧化胺(OB‑2)，机械搅拌加超声波搅拌一定时间混合均匀得电镀液；将预处理后的基体为阴极，铂片或石墨为阳极，将阴极和阳极放入电镀槽，保持一定的极间距、温度、脉冲频率、脉冲占空比、沉积周期和平均电流密度，在一定的搅拌速度下进行脉冲电镀，电镀完毕后，冲洗，烘干，得到Ni‑Cr‑PTFE复合镀层。本发明由于PTFE和Cr的加入使得镀层的减摩性和硬度明显提高，并且工艺流程简单，设备投资低，环保节约。

Description

一种离子液体中电镀Ni-Cr-PTFE复合镀层的方法
技术领域
本发明涉及一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE方法，尤其涉及一种利用离子液体电镀技术制备Ni-Cr-PTFE复合镀层的方法。
背景技术
随着现代表面技术的发展及各工业部门对各种材料表面性能要求的提高，传统的金属镀层越来越不能满足表面硬度、耐磨性、耐蚀性、导电性以及自润滑性等多方面的要求。因此，以各种形式组织起来的复合材料得到了蓬勃的发展。由于复合镀层的自润滑性、耐磨及耐腐蚀性等性能要明显优于传统的金属表面镀层，国内外对在传统镀液中掺杂固体惰性微粒而制得的复合镀层进行了大量的研究。自润滑复合镀层作为一种固体减摩材料，不仅克服了其它液体润滑材料在400℃以上高温或0℃以下低温中因挥发、分解或凝固而无法使用的缺点，而且因其自润滑性好、制备工艺简单和投资成本低而倍受关注。
目前，科技工作者越来越重视兼具耐磨性和耐蚀性或耐磨性和抗高温氧化性的多元复合材料镀层，并取得了一定进展，特别是用电镀法制取Ni-PTFE复合镀膜在国外已得到工业化的应用，但通过对二元复合镀层的研究表明：镍硬度较低，与铁粘结力较大，其复合镀层与铁质材料表面接触时，摩擦因数较大，磨损较为严重，而镍-铬合金表观悦目，硬度高，摩擦系数低，具有优良的耐磨、耐蚀和耐高温等特性。本专利在非水体系中，采用脉冲电镀技术，将聚四氟乙烯PTFE微粒分散悬浮于镍铬电镀液中，利用其优良的自润滑性、非黏着性、耐水性、耐高温性和耐蚀性，通过电镀的方法制得一种新型的Ni-Cr-PTFE复合电镀层，采用电镀法制备Ni-Cr-PTFE不仅能克服液体润滑材料高温挥发、分解或低温凝固而无法使用的缺点，而且操作简单，成本低，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE方法。该方法的目的在于通过脉冲电镀技术实现分散悬浮于镍铬电镀液中的PTFE微粒与镍铬镀层共沉积，形成具有良好性能和使用价值的Ni-Cr-PTFE复合镀层，同时提供一种工艺简单的生产方法。本发明通过以下技术方案实现。
一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰气环境中，将一定量1-乙基-3-甲基咪唑氯(EMIMCl)和乙二醇(EG)摩尔比为1∶2的混合液放入自制电解槽中，然后向离子液体中分别加入8-32克无水含镍离子液体[EMIM]NiCl3、9-36克无水含铬离子液体[EMIM]CrCl4、1-3gLiCl、10-20gPTFE以及5-10mL十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)，机械搅拌加超声波搅拌4-12h混合均匀得电镀液；
步骤2、将预处理后的基体为阴极，铂片或石墨为阳极，将阴极和阳极放入到步骤1得到的电镀液中，保持极间距为0.5-1.5cm，温度保持60-100℃，脉冲频率控制在10-500Hz，脉冲占空比为0.1-0.7，沉积周期为20-75ms，搅拌速度控制在180-600转每分钟，控制平均电流密度为8-25A/dm2进行脉冲电镀0.5-2小时，得到阴极复合镀件；
步骤3、将步骤2得到的阴极镀件依次采用甲醇和去离子水冲洗，吹干，即得Ni-Cr-PTFE合金镀层。
本发明的特点是：
(1)本发明制备的Ni-Cr-PTFE复合镀层表面PTFE分布均匀，结构致密，与基体结合力良好，PTFE和Cr的加入使得镀层的减摩性和硬度明显提高。
(2)本发明工艺简单，原料易得，制备容易，价格便宜，能耗较小。
附图说明
图1为用于本发明的Ni-Cr-PTFE电镀装置图。
图2为本发明中Ni-Cr-PTFE复合镀层的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
步骤1、在惰气环境中，首先取300mL 1-乙基-3-甲基咪唑氯(EMIMCl)和乙二醇(EG)摩尔比为1∶2的无水混合溶剂放入自制电解槽中，然后向无水混合溶剂中分别加入16克含镍离子液体[EMIM]NiCl3、18克含铬离子液体[EMIM]CrCl4、2gLiCl、12gPTFE以及6mL十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)，机械搅拌加超声波搅拌10h混合均匀得电镀液；
步骤2、如附图1所示，将紫铜片基体进行碱性除油、酸洗、水洗、干燥等前处理工序后作为为阴极，铂片为阳极，将阴极和阳极放入到步骤1得到的电镀液中，保持极间距为0.8cm，温度保持70℃，脉冲频率250Hz，搅拌速度为360转每分钟，控制电流密度为15A/dm2进行脉冲电镀1.5小时，得到阴极镀件；
步骤3、将步骤2得到的阴极镀件依次采用甲醇和去离子水冲洗，吹干，即得Ni-Cr-PTFE复合镀层。

Claims (3)

1.一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE复合镀层的方法，其特征在于：以摩尔比为1∶2 1-乙基-3-甲基咪唑氯(EMIMCl)和乙二醇(EG)为无水混合溶剂、无水含镍离子液体[EMIM]NiCl3、无水含铬离子液体[EMIM]CrCl4以及聚四氟乙烯PTFE为电镀原料，加入十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)和LiCl作为添加剂，机械搅拌加超声波搅拌混合均匀得电镀液，将预处理后的基体为阴极，铂片或石墨为阳极，将阴极和阳极放入电镀槽中，保持一定的极间距、电流密度和搅拌速度，在一定温度下进行恒电流电镀，得到阴极镀件。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE复合镀层的方法，其特征在于：无水含镍离子液体[EMIM]NiCl3加入量为8-32克、无水含铬离子液体[EMIM]CrCl4加入量为9-36克、聚四氟乙烯PTFE加入量为10-20克、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)加入量为5-10mL，LiCl加入量1-3g，机械搅拌加超声波搅拌4-12h。
3.根据权利要求1所述的一种离子液体电镀Ni-Cr-PTFE复合镀层的方法，其特征在于：电镀液温度为60-100℃，搅拌速度为180-600转每分钟，脉冲频率控制在10-500Hz，脉冲占空比为0.1-0.7，沉积周期为20-75ms，平均电流密度为8-25A/dm2，电镀时间为0.5-2小时。
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