CN106011806A - 一种离子液体中zta陶瓷表面化学镀镍的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，其步骤为：首先对ZTA陶瓷颗粒进行表面预处理，然后配制含有离子液体的化学镀镍溶液，并将化学镀镍溶液加入旋转镀槽中加热，待温度恒定后，放入表面清洁的ZTA陶瓷颗粒，缓慢旋转进行化学镀镍。本发明将离子液体引入化学镀镍溶液，减缓了镀覆速度，克服了镀液不稳定、陶瓷颗粒表面施镀不均匀的缺点；此外，本发明采用的旋转搅拌方法有效解决了大粒径ZTA陶瓷颗粒镀覆不均匀的问题，ZTA陶瓷颗粒表面镀镍提高了其与金属液的润湿能力，并增强了其与金属基体的结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别涉及一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法。
背景技术
陶瓷金属复合材料由于兼具金属高强度、良好塑性及韧性和陶瓷材料的高硬度、高耐磨性能，已成为国内外科研热点。氧化锆增韧氧化铝陶瓷ZTA由于内部均匀分散的氧化锆颗粒能提高耐磨件的磨损性能，又能保证其整体韧性，被广泛应用于耐磨材料领域。尤其是国外相关产品已有工业应用，进入我国市场并形成垄断。但是，由于ZTA与钢铁液的润湿性差，导致无压铸渗制备ZTA/钢铁复合材料变得相当困难。同时，ZTA/钢铁界面基本为机械结合，结合强度低，复合材料力学性能差，导致复合材料在抗磨损服役过程中可靠性和耐磨性变差。这些技术瓶颈在我国尚未获得突破，因此，提高材料耐磨性能，延长设备使用寿命势在必行。
化学镀是一种有效的表面改性方法，通过在陶瓷颗粒表面镀覆金属往往能够在保持原有材料性能的基础上改善材料的表面性能。但是，在水溶液中对微米甚至毫米级别的大粒径ZTA颗粒上镀覆金属时，由于陶瓷颗粒受重力作用影响，易发生在溶剂中分散稳定性差、镀层薄、包覆不均匀等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是在于提供一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，可以有效解决大粒径ZTA颗粒化学镀覆中表面镀覆不均匀、镀覆速度过快导致镀液不稳定的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，包括以下步骤：
1、将ZTA陶瓷颗粒在表面处理液中处理20-60min，然后过滤并用去离子水清洗3-5次，得到具有清洁和粗糙表面的ZTA陶瓷颗粒；
2、配制化学镀镍溶液：称取适量的氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸，分别用少量去离子水充分溶解配制成溶液，先将氯化镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，然后依次加入次亚磷酸钠溶液和硼酸溶液，最后加入离子液体，并用氢氧化钠调节溶液pH值至9-10；
3、将步骤2中的化学镀镍溶液加入旋转镀槽中，加热至40-80℃，待温度恒定后，将步骤1表面处理后的ZTA陶瓷颗粒放入旋转镀槽中，缓慢旋转进行化学镀镍，调节转速为3-10rpm，镀覆结束后，静置使固液分离，用去离子水清洗三遍并进行干燥封存。
进一步地，步骤1中所述ZTA陶瓷颗粒的粒径为10-1500μm。
进一步地，步骤1中所述表面处理液为氯化亚锡和盐酸的混合溶液，氯化亚锡的浓度为10-30g/L，盐酸的浓度为4-7mol/L。
进一步地，步骤2中所述离子液体为六氟磷酸咪唑、氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-乙二醇中的任意一种。
进一步地，步骤2中所述化学镀镍溶液中氯化镍的浓度为25-55g/L、次亚磷酸钠的浓度为20-40g/L、柠檬酸钠的浓度为10-30g/L、硼酸的浓度为10-20g/L、离子液体的浓度为10-50g/L。
本发明方法的有益效果：
(1)本发明所述方法所采用的旋转搅拌方法有效提高了大粒径ZTA镀覆不均匀的问题，从而提高了镀覆效率。
(2)离子液体吸附到ZTA陶瓷表面，减缓镀覆速度，避免镀液不稳定、陶瓷颗粒表面施镀不均匀的现象。
(3)本发明方法对ZTA陶瓷颗粒进行表面处理包覆镍，使陶瓷颗粒表面金属化，提高了金属液与ZTA陶瓷颗粒的润湿能力。
(4)本发明方法通过ZTA陶瓷颗粒表面的金属镍作为陶瓷颗粒与金属基体的中间过渡层，解决了因基体与陶瓷颗粒膨胀系数相差太大而引起开裂的问题，增强了陶瓷颗粒与金属基体的结合强度。
附图说明
图1为实施例1中ZTA陶瓷颗粒表面化学镀镍后的实物图；
图2为实施例1中ZTA陶瓷颗粒表面化学镀镍后的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合实施例对本发明做更进一步地解释，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)配制表面处理溶液，其中氯化亚锡的浓度为10g/L和盐酸的浓度为4mol/L，将粒径为10μm的ZTA陶瓷颗粒在表面处理液中处理20min，然后过滤并用去离子水清洗3次，得到具有清洁和粗糙表面的ZTA陶瓷颗粒。
(2)配制化学镀镍溶液，并用氢氧化钠调整溶液pH值至9，其中氯化镍的浓度为25g/L，次亚磷酸钠的浓度为20g/L，柠檬酸钠的浓度为10g/L，硼酸的浓度为10g/L，离子液体为六氟磷酸咪唑，浓度为10g/L。
(3)将化学镀镍溶液放入旋转镀槽中，加热至40℃，待温度恒定后，将表面处理后的ZTA陶瓷颗粒放入旋转镀槽中缓慢旋转进行化学镀镍，调节转速为3rpm；镀覆结束后得到与ZTA陶瓷结合力好的镍镀层，静置使固液分离，用去离子水清洗三遍并进行干燥封存，所得到的镍镀层厚度为3μm。
图1为本实施例ZTA陶瓷颗粒表面化学镀镍后的实物图，图2为本实施例ZTA陶瓷颗粒表面化学镀镍后SEM，从图2中可以看出ZTA陶瓷颗粒表面形成了紧密连续的Ni镀层，而且Ni颗粒大小相对均一，表面光滑，说明镀覆效果较好。
实施例2
(1)配制表面处理溶液，其中氯化亚锡的浓度为20g/L和盐酸的浓度为6mol/L，将粒径为1000μm的ZTA陶瓷颗粒在表明处理液中处理40min，然后过滤并用去离子水清洗5次，得到具有清洁和粗糙表面的ZTA陶瓷颗粒。
(2)配制化学镀镍溶液，并用氢氧化钠调整溶液pH值至10，其中氯化镍的浓度为40g/L，次亚磷酸钠的浓度为30g/L，柠檬酸钠的浓度为20g/L，硼酸的浓度为15g/L，离子液体为氯化胆碱-尿素，浓度为30g/L。
(3)将化学镀镍溶液放入旋转镀槽中，加热至60℃，待温度恒定后，将表面处理后的ZTA陶瓷颗粒放入旋转镀槽中缓慢旋转进行化学镀镍，调节转速为7rpm；镀覆结束后得到与ZTA陶瓷结合力好的镍镀层，静置使固液分离，用去离子水清洗三遍并进行干燥封存，所得到的镍镀层厚度为15μm。
实施例3
(1)配制表面处理溶液，其中氯化亚锡的浓度为30g/L和盐酸的浓度为7mol/L，将粒径为1500μm的ZTA陶瓷颗粒在表面处理液中处理60min，然后过滤并用去离子水清洗4次，得到具有清洁和粗糙表面的ZTA陶瓷颗粒。
(2)配制化学镀镍溶液，并用氢氧化钠调整溶液pH值至9，其中氯化镍的浓度为55g/L，次亚磷酸钠的浓度为40g/L，柠檬酸钠的浓度为30g/L，硼酸的浓度为20g/L，离子液体为氯化胆碱-尿素，浓度为50g/L。
(3)将化学镀镍溶液放入旋转镀槽中，加热至80℃，待温度恒定后，将表面处理后的ZTA陶瓷颗粒放入旋转镀槽中缓慢旋转进行化学镀镍，调节转速为10rpm；镀覆结束后得到与ZTA陶瓷结合力好的镍镀层，静置使固液分离，用去离子水清洗三遍并进行干燥封存，所得到的镍镀层厚度为30μm。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将ZTA陶瓷颗粒在表面处理液中处理20-60min，然后过滤并用去离子水清洗3-5次，得到具有清洁和粗糙表面的ZTA陶瓷颗粒；
2)配制化学镀镍溶液：称取适量的氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸，分别用少量去离子水充分溶解配制成溶液，先将氯化镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，然后依次加入次亚磷酸钠溶液和硼酸溶液，最后加入离子液体，并用氢氧化钠调节溶液pH值至9-10；
3)将步骤2)中的化学镀镍溶液加入旋转镀槽中，加热至40-80℃，待温度恒定后，将步骤1)表面处理后的ZTA陶瓷颗粒放入旋转镀槽中，缓慢旋转进行化学镀镍，调节转速为3-10rpm，镀覆结束后，静置使固液分离，用去离子水清洗三遍并进行干燥封存。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，步骤1)中所述ZTA陶瓷颗粒的粒径为10-1500μm。
3.根据权利要求1所述的一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，步骤1)中所述表面处理液为氯化亚锡和盐酸的混合溶液，氯化亚锡的浓度为10-30g/L，盐酸的浓度为4-7mol/L。
4.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于，步骤2)中所述离子液体为六氟磷酸咪唑、氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-乙二醇中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体中ZTA陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，步骤2)中所述化学镀镍溶液中氯化镍的浓度为25-55g/L，次亚磷酸钠的浓度为20-40g/L，柠檬酸钠的浓度为10-30g/L，硼酸的浓度为10-20g/L，离子液体的浓度为10-50g/L。
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