CN106087011A - 一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，由以下重量份的原料制备制成：苯胺6.8‑9、过硫酸铵0.1‑0.2、硼酸50‑60、硫酸镍220‑250、氯化镍40‑50、十二烷基硫酸钠0.2‑0.3、对甲苯磺酰胺2‑3、聚四氟乙烯乳液50‑60、阳离子表面活性剂FC1343‑4、氧化铈2.3‑3、十六烷基三甲基溴化铵0.4‑0.6、二硫化钨3.4‑3.6、乙醇适量、去离子水适量；本发明设计合理，材料来源简单广泛，制备工艺简单，电镀工艺易操作，且镀层不易分离，硬度和强度高，便于大规模的工业化生产和应用。

Description

一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液

技术领域

本发明涉及电镀液技术领域，尤其涉及一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液。

背景技术

电镀又称金属电沉积技术，是将工件浸入含有欲沉积金属盐的溶液中，并对工件施加负电荷，在工件表面沉积一层与工件结合紧密的金属或者合金层的过程。电镀的基本原理是通过各种电场作用使溶液中的金属离子在溶液和镀件界面上发生还原反应，生成金属原子并沉积在金属表面形成镀层。复合镀层是将通过将不溶性的固体颗粒添加到镀液中，使基质基质金属与固体颗粒发生共沉积，形成复合镀层的一种表面改性技术。镍镀层因其具有优良的耐蚀性、耐磨性及镀层厚度均匀等特点，已在航空、汽车、电子、化工等方面得到广泛应用。然而，镀镍层摩擦系数较大。而聚四氟乙烯是由四氟乙烯单体聚合而成，性能稳定，除了具有极佳的耐化学腐蚀性能外，还具有很好的耐热、耐寒性，以及非常小的摩擦系数。通过在电镀液中添加聚四氟乙烯颗粒，使聚四氟乙烯颗粒伴随着镍的电沉积分散到镀镍层中，制备得到的复合镀层具有显著的减磨效果。

《NI-PTFE复合电镀工艺研究》一文中作者提出通过在电镀液中添加聚四氟乙烯乳液和FC134阳离子表面活性剂，成功制备了Ni/PTFE复合镀层，试验表明镀层表面均匀、平整，在摩擦学性能方面，复合镀层的摩擦系数为0.218，只为纯镍镀层的34%左右，但是由于PTFE质软，进入到镀层中后，使复合镀层较纯镍镀层硬度减小，同时磨损量有所增加。所以在某些领域这种复合镀层不能满足需求。稀土元素能够显著提高功能复合材料中固体微粒的含量、硬度、耐磨性以及抗高温氧化性等性能，目前在镀铬、化学热处理、转化膜等一系列表面处理技术中得到应用。所以本发明将添加稀土元素提高复合镀层的硬度和耐磨性等性能，扩大应用领域。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，由以下重量份的原料制备制成：苯胺6.8-9、过硫酸铵0.1-0.2、硼酸50-60、硫酸镍220-250、氯化镍40-50、十二烷基硫酸钠0.2-0.3、对甲苯磺酰胺2-3、聚四氟乙烯乳液50-60、阳离子表面活性剂FC1343-4、氧化铈2.3-3、十六烷基三甲基溴化铵0.4-0.6、二硫化钨3.4-3.6、乙醇适量、去离子水适量。

所述一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，由下列具体步骤制备制成：

（1）将十六烷基三甲基溴化铵加到12-14倍量的去离子水中，强力搅拌3-5h，再加入二硫化钨和氧化铈搅拌至分散均匀得到分散液，将分散液在超声装置中处理3-4h，功率为120W，频率为40KHz，超声结束后将上层溶液进行离心分离，转速为1500rpm，离心后取其上清液备用；

（2）将十二烷基苯磺酸、水、苯胺和正丁醇按照摩尔比1.5-2：10-14：1.0-1.4：0.8-1.2比例加到烧瓶中，剧烈搅拌得到透明的无色乳液，然后和步骤（1）制备的产物混合搅拌均匀，将过硫酸铵用去离子水溶解制成2mol/L的溶液，然后缓慢滴加到烧瓶中，滴加完毕后在室温下反应5-7h，再加入过量的乙醇缓慢搅拌7-10min，过滤，产物用去离子水、乙醇反复清洗，然后置于真空干燥箱中60℃下干燥24h；

（3）将硼酸加到60℃的去离子水中，搅拌使其溶解备用，当电镀液温度为50℃时加入硫酸镍、氯化镍和十二烷基硫酸钠，采用磁力搅拌器搅拌均匀备用，在另一容器中加入聚四氟乙烯乳液和阳离子表面活性剂FC134，搅拌均匀后加入步骤（2）制备的产物及其剩余物质，超声搅拌均匀后备用；

（4）将步骤（3）制备的备用产物以800r/min混合搅拌20-30min，同时在80kHz超声波辅助震荡30min后转移至电解槽中，静置除去粒径≥5μm的颗粒，即可得到电镀液。

本发明的优点是：本发明采用在电镀液中添加聚四氟乙烯乳液提高镍/聚四氟乙烯复合镀层的减磨性和润滑性，提高了单一镍镀层的性能，为了改善复合镀层硬度和耐磨性能不高的问题，采用纳米颗粒增强镀层，又因纳米颗粒在电镀液中易团聚粘附于阴极表面使表面粗糙度增加的问题，采用聚苯胺对颗粒进行包覆改性，改善微粒间易团聚和向阴极涌动的倾向，并且提高了镀层的耐磨性、硬度和抗高温氧化性等性能，还利用表面改性剂和氧化铈对二硫化钨改性，进行有效的包覆，使其分散稳定性好，从而防止了团聚及沉降，并且提高了镀层的抗磨减摩性能，提高了镀层的硬度和使用寿命，本发明设计合理，材料来源简单广泛，制备工艺简单，电镀工艺易操作，且镀层不易分离，硬度和强度高，便于大规模的工业化生产和应用。

具体实施方式

一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，由以下重量份（公斤）的原料制备制成：苯胺6.8、过硫酸铵0.1、硼酸50、硫酸镍220、氯化镍40、十二烷基硫酸钠0.2、对甲苯磺酰胺2、聚四氟乙烯乳液50、阳离子表面活性剂FC1343、氧化铈2.3、十六烷基三甲基溴化铵0.4、二硫化钨3.4、乙醇适量、去离子水适量。

所述一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，由下列具体步骤制备制成：

（1）将十六烷基三甲基溴化铵加到12倍量的去离子水中，强力搅拌3h，再加入二硫化钨和氧化铈搅拌至分散均匀得到分散液，将分散液在超声装置中处理3h，功率为120W，频率为40KHz，超声结束后将上层溶液进行离心分离，转速为1500rpm，离心后取其上清液备用；

（2）将十二烷基苯磺酸、水、苯胺和正丁醇按照摩尔比1.5：10：1.0：0.8比例加到烧瓶中，剧烈搅拌得到透明的无色乳液，然后和步骤（1）制备的产物混合搅拌均匀，将过硫酸铵用去离子水溶解制成2mol/L的溶液，然后缓慢滴加到烧瓶中，滴加完毕后在室温下反应5h，再加入过量的乙醇缓慢搅拌7min，过滤，产物用去离子水、乙醇反复清洗，然后置于真空干燥箱中60℃下干燥24h；

（3）将硼酸加到60℃的去离子水中，搅拌使其溶解备用，当电镀液温度为50℃时加入硫酸镍、氯化镍和十二烷基硫酸钠，采用磁力搅拌器搅拌均匀备用，在另一容器中加入聚四氟乙烯乳液和阳离子表面活性剂FC134，搅拌均匀后加入步骤（2）制备的产物及其剩余物质，超声搅拌均匀后备用；

（4）将步骤（3）制备的备用产物以800r/min混合搅拌20min，同时在80kHz超声波辅助震荡30min后转移至电解槽中，静置除去粒径≥5μm的颗粒，即可得到电镀液。

将镀件进行镀前一系列处理入电镀槽，镍阳极镀前表面活化处理，之后按照制备的电镀液进行电镀处理，镀液温度为45℃，电流密度为9A/dm2，对镀层进行性能测试，结果如下：

外观：光滑均匀，摩擦系数：0.27，磨损量（500g、200r/min,mm3）：2.47×10-2，孔隙率（个/cm2）：0.8，结合力：不剥落，盐雾（120小时）：无明显变化。

Claims (2)

1.一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，其特征在于，由以下重量份的原料制备制成：苯胺6.8-9、过硫酸铵0.1-0.2、硼酸50-60、硫酸镍220-250、氯化镍40-50、十二烷基硫酸钠0.2-0.3、对甲苯磺酰胺2-3、聚四氟乙烯乳液50-60、阳离子表面活性剂FC1343-4、氧化铈2.3-3、十六烷基三甲基溴化铵0.4-0.6、二硫化钨3.4-3.6、乙醇适量、去离子水适量。

2.根据权利要求1所述一种纳米二硫化钨增强镀层复合脚手架电镀液，其特征在于，由下列具体步骤制备制成：

（1）将十六烷基三甲基溴化铵加到12-14倍量的去离子水中，强力搅拌3-5h，再加入二硫化钨和氧化铈搅拌至分散均匀得到分散液，将分散液在超声装置中处理3-4h，功率为120W，频率为40KHz，超声结束后将上层溶液进行离心分离，转速为1500rpm，离心后取其上清液备用；

（2）将十二烷基苯磺酸、水、苯胺和正丁醇按照摩尔比1.5-2：10-14：1.0-1.4：0.8-1.2比例加到烧瓶中，剧烈搅拌得到透明的无色乳液，然后和步骤（1）制备的产物混合搅拌均匀，将过硫酸铵用去离子水溶解制成2mol/L的溶液，然后缓慢滴加到烧瓶中，滴加完毕后在室温下反应5-7h，再加入过量的乙醇缓慢搅拌7-10min，过滤，产物用去离子水、乙醇反复清洗，然后置于真空干燥箱中60℃下干燥24h；

（3）将硼酸加到60℃的去离子水中，搅拌使其溶解备用，当电镀液温度为50℃时加入硫酸镍、氯化镍和十二烷基硫酸钠，采用磁力搅拌器搅拌均匀备用，在另一容器中加入聚四氟乙烯乳液和阳离子表面活性剂FC134，搅拌均匀后加入步骤（2）制备的产物及其剩余物质，超声搅拌均匀后备用；

（4）将步骤（3）制备的备用产物以800r/min混合搅拌20-30min，同时在80kHz超声波辅助震荡30min后转移至电解槽中，静置除去粒径≥5μm的颗粒，即可得到电镀液。