CN108193242A - 一种在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法 - Google Patents

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董世运
刘霁云
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Abstract

本发明提供了一种在铜合金表面电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层的方法，具体包括如下步骤：铜合金表面清理；铜合金表面电净预处理；刷镀底层；电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层；使用碱性配方在铜合金表面电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层；电刷镀液配方为：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴10～50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH由23％的氨水调节至8.0，温度为室温，刷镀电压8～14V，刷镀速度10～14m/min，沉积时间10～15min。后处理。本发明使用易于实施的制备工艺，在铜合金表面制备疏水/超疏水镀层。制备的疏水/超疏水镀层硬度较大、镀层较厚，具有较好的力学性能和机械性能。

Description

一种在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法
技术领域
本发明属于电刷度技术领域，具体涉及一种在铜合金表面电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层的方法。
背景技术
超疏水表面由于具有自清洁性、防水性、抗结冰性、防腐蚀性等等优异的性能，在许多领域都拥有广阔的应用前景。目前制备超疏水表面主要采用“两步法”，即制备微纳结构疏水表面，然后对微纳结构疏水表面进行修饰成为超疏水表面。而采用电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层，一步工艺实现镀层得超疏水性能，其硬度高，机械性能好，为制备性能优异的超疏水表面提供一种途径。
电刷镀构建表面粗糙度具有过程简单、工艺灵活、易于控制、反应条件温和等优点，容易实现由实验室向工业现场转变。电刷镀法可以在金属基体上制备金属枝晶，通过氧化还原反应，在金属表面电化学沉积会形成粗糙度极大的枝晶形貌，从而在金属表面形成很大的截留空气，为制备金属基疏水表面提供理想的结构。电刷镀技术还可以通过控制电压和电流参数，调节控制表面的形貌，可使原料变成随意的三维结构，更是其优势所在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在铜合金表面制备镍钴疏水/超疏水镀层的方法，制得的镍钴合金镀层机械性能较好，硬度较高。
一种在铜合金表面制备疏水/超疏水镀层的方法，其特征在于使用电刷镀制备镍钴镀层。
本发明的技术方案包括以下步骤：
对工件进行预处理，通过电净和打底等步骤对工件表面进行处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物，提高镀层结合强度。
依次使用200#、400#、800#的砂纸将工件打磨光滑，使用无水乙醇超声处理，清洗干净并烘干。
电净电压为10V，刷镀速度8～18m/min，电净时间30s，电净液配方：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH值为11～13。
刷镀底镍电压为12V，刷镀速度6～8m/min，刷镀时间1min；底镍配方：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH值为0.3～1，温度30～50℃。
按照配方配制沉积液，具体成分为：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴10～50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，用23％的氨水调节pH＝8.0，并在水浴锅中加热搅拌，直至盐类完全溶解。
所述的电刷镀液配方中：优选的方案如下：
硫酸镍为220～240g/L，硫酸钴为40～50g/L；或者
硫酸镍为240～260g/L，硫酸钴为30～40g/L；或者
硫酸镍为260～280g/L，硫酸钴为10～30g/L；或者
硫酸镍为250g/L，硫酸钴为25g/L。
电沉积过程中采用合适的沉积电源，工件连接电源负极做阴极，刷镀电压8～14V，阳极为用棉花和包套包裹的碳棒，沉积过程中碳棒沾取沉积液在工件表面反复移动，刷镀速度10～14m/min；，使金属离子在阴极表面发生沉积，沉积时间为10～15min。
采用去离子水冲洗以除去表面杂质，冲洗后用热风吹干，冷却即可得到镍钴疏水/超疏水镀层。
本发明的有益效果：本发明的制备方法可在所有导电金属材料上制备出疏水表面。
本发明的制备工艺，镍钴镀层的沉积速率约为10～15μm/min，比一般电沉积速率快；
本发明制备的镍钴疏水/超疏水镀层，硬度为500HV～540HV，硬度较高，具有较好的机械性能，静置接触角为120°-150°之间。
本发明的制备方法，不需要复杂的设备，制备过程简单，环境污染小。
附图说明
图1为本发明实施例1中具有疏水/超疏水镍钴镀层的静置接触角测试；
图2为实施例1中试样的表面形貌；
具体实施方式
实施例1：
对工件进行预处理，通过电净、打底等步骤对工件表面进行处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物，提高镀层结合强度。
依次使用200#、400#、800#的砂纸将工件打磨光滑，使用无水乙醇超声处理，清洗干净并烘干。
电净电压为10V，刷镀速度8～18m/min，电净时间30s，电净液配方：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH值为11～13。
刷镀底镍电压为12V，刷镀速度6～8m/min，刷镀时间1min；底镍配方：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH值为0.3～1，温度30～50℃。
按照配方配置沉积液，具体成分为：硫酸镍220g/L，硫酸钴10g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，调节pH＝8.0，并在水浴锅中加热搅拌，直至盐类完全溶解。
电沉积过程中采用合适的沉积电源，工件连接电源负极做阴极，刷镀电压10V，阳极为用棉花和包套包裹的碳棒，沉积过程中碳棒沾取沉积液在工件表面反复移动，刷镀速率10～14m/min，使金属离子在阴极表面发生沉积，沉积时间为15min。
采用去离子水冲洗以除去表面杂质，冲洗后用热风吹干，冷却即可得到镍钴疏水/超疏水镀层。
实施例2：
对工件进行预处理，通过电净、打底等步骤对工件表面进行处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物，提高结合力。
依次使用200#、400#、800#的砂纸将工件打磨光滑，使用无水乙醇超声处理，清洗干净并烘干。
电净电压为10v，刷镀速度8～18m/min，电净时间30s，电净液配方：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH值为11～13。
刷镀底镍电压为12v，刷镀速度6～8m/min，刷镀时间1min；底镍配方：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH值为0.3～1，温度30～50℃。
按照配方配置沉积液，具体成分为：硫酸镍220g/L，硫酸钴20g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，调节pH＝8.0，并在水浴锅中加热搅拌，直至盐类完全溶解。
电沉积过程中采用合适的沉积电源，工件连接电源负极做阴极，刷镀电压10V，阳极为用棉花和包套包裹的碳棒，沉积过程中碳棒沾取沉积液在工件表面反复移动，刷镀速度10～14m/min，使金属离子在阴极表面发生沉积，沉积时间为15min。
采用去离子水冲洗以除去表面杂质，冲洗后用热风吹干，冷却即可得到镍钴疏水/超疏水镀层。
实施例3：
对工件进行预处理，通过电净、打底等步骤对工件表面进行处理，去除表面锈迹和油污以及氧化物，提高结合力。
依次使用200#、400#、800#的砂纸将工件打磨光滑，使用无水乙醇超声处理，清洗干净并烘干。
电净电压为10v，刷镀速度8～18m/min，电净时间30s，电净液配方：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH值为11～13。
刷镀底镍电压为12v，刷镀速度6～8m/min，刷镀时间1min；底镍配方：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH值为0.3～1，温度30～50℃。
按照配方配置沉积液，具体成分为：硫酸镍250g/L，硫酸钴25g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，调节pH＝8.0，并在水浴锅中加热搅拌，直至盐类完全溶解。
电沉积过程中采用合适的沉积电源，工件连接电源负极做阴极，刷镀电压10V，阳极为用棉花和包套包裹的碳棒，沉积过程中碳棒沾取沉积液在工件表面反复移动，刷镀速度10～14m/min，使金属离子在阴极表面发生沉积，沉积时间为15min。
采用去离子水冲洗以除去表面杂质，冲洗后用热风吹干，冷却即可得到镍钴疏水/超疏水镀层。

Claims (9)

1.一种在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
1)铜合金表面清理；
2)铜合金表面电净预处理；
3)刷镀底层；
4)电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层；
使用碱性配方在铜合金表面电刷镀制备镍钴疏水/超疏水镀层；电刷镀液配方为：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴10～50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH由23％的氨水调节至8.0，温度为室温，刷镀电压8～14V，刷镀速度10～14m/min，沉积时间10～15min。
5)后处理。
2.根据权利要求1所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的步骤3)刷镀底层为：
刷镀电压12V，刷镀速度6～8m/min，刷镀时间1min；底镍配方：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH值为0.3～1，温度30～50℃。
3.根据权利要求1所述的在铜合金表面电刷镀制备镀层的方法，其特征在于，所述的步骤2)铜合金表面电净预处理为：
电净电压10V，刷镀速度8～18m/min，电净时间30s，电净液配方：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH值为11～13。
4.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的步骤1)铜合金表面清理为：
依次使用200#、400#、800#的砂纸将工件打磨光滑，使用无水乙醇超声处理，清洗干净并烘干。
5.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的步骤6)后处理为：
采用去离子水冲洗以除去表面杂质，冲洗后用热风吹干，冷却即可得到镍钴疏水/超疏水镀层。
6.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的电刷镀液配方中：
硫酸镍为220～240g/L，硫酸钴为40～50g/L。
7.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的电刷镀液配方中：
硫酸镍为240～260g/L，硫酸钴为30～40g/L。
8.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的电刷镀液配方中：
硫酸镍为260～280g/L，硫酸钴为10～30g/L。
9.根据权利要求1、2或3所述的在铜合金表面电刷镀制备镍钴镀层的方法，其特征在于，所述的电刷镀液配方中：
硫酸镍为250g/L，硫酸钴为25g/L。
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