CN110184592A - 一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法，包括以下步骤:a.金刚石前处理：将金刚石微粉依次经除油、粗化、敏化和活化处理；b.化学镀：在恒温40~80℃搅拌下将还原剂缓慢滴入至步骤a得到的液体中，滴加完成后继续搅拌20~60min；c.后处理：过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛。该方法极大改善了金刚石微粉的松装密度和金属润湿性；银的利用率接近为百分之百，因此银含量严格可控，误差极小；可一次镀覆至要求厚度，也可多次镀覆至要求厚度；生产过程安全无害，最终三废处理压力小；操作和设备简单，适合各种规模生产。

Description

一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法
技术领域
本发明属于金刚石镀覆技术领域，具体涉及一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法。
背景技术
天然金刚石是自然界中硬度最高的物质，具有高热导率、低密度、高耐磨性、高的抗压强度、化学稳定性好等优点，在各行各业中具有巨大的应用潜力。在金刚石表面镀覆一层金属能赋予金刚石许多新的特性：提高了金刚石的强度、金刚石与基体的界面结合能力、隔氧保护、减轻金刚石热损伤程度、改善金刚石与基体界面的物理化学性能，还能提高金刚石工具的耐磨性和切削能力。但是，金刚石颗粒极小、比表面积大的特性，在其表面镀覆金属难度很大，且要在保持微粉表面良好的金属层包裹性和金刚石微粉颗粒之间的独立性难度可想而知。
1965年，尼柯都尔根据磨削机制提出金刚石磨粒经表面镀覆后可提高砂轮的使用寿命50%以上的依据后，人们对镀覆金刚石又重新产生了兴趣。随着光伏和LED产业的不断发展，超硬材料的应用也迅速发展，而金刚石线锯由于切缝窄、加工效率高等优点而被广泛应用。为提高电镀金刚石线锯的制备效率及基体与耐磨料的结合力，可采用镀覆金刚石，一般要求镀层均匀、致密、有适量突起、增重率为15~55%。镀覆金属不仅可以提高金刚石的抗压强度、增加与基体的结合力，还可以很好地提高线锯的生产效率、导热系数、改善线锯的使用性能。
制备镀覆金刚石的工艺种类很多且各有利弊，但总体来说化学镀、电镀的操作简单、成本低而被广泛使用。目前，利用电镀、真空镀、化学镀等方法均能较好的在金刚石表面均匀镀覆一层不同厚度的镍、铜、铬、钛等金属层。
申请号为CN108505022A的专利公开了一种金刚石微粉化学镀镍方法以及镀镍金刚石微粉、其制品与用途，缓解了传统化学镀覆金刚石微粉的漏镀、连晶、镀覆不均匀的技术问题；授权号为CN102728832B的专利公开了一张钴粉包覆金刚石颗粒的工艺，工艺过程简单，采用了金刚石颗粒包覆钴粉的技术来替代现有技术使用钴粉直接作为耐磨材料的粘接材料，大大降低了成本，同时提高了包覆效果。
但在金刚石在镀银方面，成熟工艺较少，且基本都用到氨水、甲醛、水合肼等对环境污染较大的化学试剂。随着环保要求日益严格，三废处理成本提高，使用低污染甚至无污染的原料成为了工厂企业最佳选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备简单、操作方便、效果理想的化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法，该方法生产过程安全无害，银的利用率接近为百分之百，有效改善了金刚石微粉的金属润湿性。
为了实现本发明的目的，采用以下技术方案:
一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
a.金刚石前处理：将金刚石微粉依次经除油、粗化、敏化和活化处理；
b.化学镀：在恒温40~80℃搅拌下将还原剂缓慢滴入至步骤a得到的液体中，滴加完成后继续搅拌20~60min；
c.后处理。
进一步地，步骤a中除油处理步骤为：称取d500.5-50um金刚石，加入20-30%氢氧化钠溶液，加热煮沸20~40min，蒸馏水洗至中性。
进一步地，步骤a中粗化处理步骤为： 在除油后金刚石微粉中加入10-20%稀硝酸，加热，保持沸腾20~120min，蒸馏水洗至中性。
上述制备方法中相比传统镀覆金刚石技术增加了除油和粗化处理，除油处理可以减少金刚石表面的疏水性，而粗化处理目的是增加金刚石表面的粗糙度，增加表面能，通过除油和粗化处理来增加金刚石的润湿性，有更易于后续步骤中金属离子吸附在金刚石表面，有利于化学镀银。
进一步地，步骤a中敏化处理步骤为：将粗化后金刚石微粉加入敏化液中，40~80℃恒温搅拌20~90min，蒸馏水洗至无Cl-；更进一步地，敏化液的配置过程为：将10g~40g氯化亚锡加水至1L，搅拌溶解后，滴加分析纯盐酸至刚好澄清，过量2~10ml。
进一步地，步骤a中活化处理步骤为：将敏化后金刚石微粉加入到15~240g/L硝酸银溶液中，40~80℃恒温搅拌20~60min，备用。
由于化学镀银需要在具有催化活性中心的表面发生，而金刚石是非金属，表面没有催化性能，因此敏化和活化的目的是在金刚石微粉表面带上具有催化活性的金属中心。
进一步地，步骤b中还原剂按重量份计，包括：EDTA1~50份、酒石酸钾钠1~50份、葡萄糖10~100份、Vc溶液10~100份、氢氧化钠1~80份。
还原剂的目的是将吸附在金刚石表面的银离子还原成Ag原子，沉积在金刚石表面，随着Ag离子的不断沉积，金刚石表面的活性表面积也随之增大，沉积的金属银将金刚石完全包覆，反应继续进行，镀层不断增厚，直至形成一层致密均匀的化学镀银层；此外，本发明使用的还原剂在不影响还原效果的同时安全系数高且污染程度小。
进一步地，步骤c中后处理步骤包括：检测化学镀后的溶液中无Ag+后，过滤，洗至电导率低于50uS/cm，80~100℃干燥12~24h，破碎，过150~300目筛。
检测无Ag+表明银离子已全部转化为金属银附着在金刚石表面，银离子的利用率接近为百分之百，因此也可控制银试剂的用量来控制金刚石表面镀层的厚度，精确度更高。
与现有技术相比，本发明优点在于：1.生产过程安全无害，最终三废处理压力小；2.操作和设备简单，适合各种规模生产；3.银的利用率接近为百分之百，因此银含量严格可控，误差极小；4.可一次镀覆至要求厚度，也可多次镀覆至要求厚度；5.极大改善了金刚石微粉的金属润湿性。
附图说明
图1为本发明实施例1中所用0.5~0.7um金刚石微粉。
图2为本发明实施例1中化学镀后30%银含量的金刚石微粉。
图3为本发明实施例2中所用0.5~1um金刚石微粉。
图4为本发明实施例2中化学镀后70%银含量金刚石微粉。
图5为本发明实施例3中所用7um金刚石微粉。
图6为本发明实施例3中化学镀后50%银含量金刚石微粉。
具体实施方式
实施例1
称取0.5~0.7um金刚石微粉50g置于3000ml烧杯中，加入20%烧碱溶液500ml，煮沸20min后，用蒸馏水洗至中性；加入10%稀硝酸500ml煮沸20min后，洗至中性；加入10g/L氯化亚锡溶液（盐酸滴至澄清后过量3ml）300ml，在40℃下保温20min，洗至硝酸银检验无Cl-，加入17g/L硝酸银溶液2L，40℃恒温搅拌20min。
在2000ml烧杯中，依次加入EDTA二钠盐10g，酒石酸钾钠15g，Vc10g，葡萄糖15g，加水至1L，搅拌溶解后，用氢氧化钠调节pH为5。
将活化液升温至40℃，边搅拌边将还原剂缓慢滴入活化液中，滴加完成后继续搅拌20min，待盐酸检验溶液中无Ag+后，过滤，洗至电导率为38uS/cm，80℃干燥20h，破碎，过250目筛得到镀银金刚石微粉。
实施例2
称取0.5~1um金刚石微粉50g置于3000ml烧杯中，加入20%烧碱溶液500ml，煮沸30min后，用蒸馏水洗至中性；加入15%稀硝酸500ml煮沸50min后，洗至中性；加入25g/L氯化亚锡溶液（盐酸滴至澄清后过量3ml）300ml，在60℃下保温45min，洗至硝酸银检验无Cl-，加入92g/L硝酸银溶液2L，60℃恒温搅拌40min。
在2000ml烧杯中，依次加入EDTA二钠盐30g，酒石酸钾钠50g，Vc30g，葡萄糖80g，加水至1L，搅拌溶解后，用氢氧化钠调节pH为7。
将活化液升温至60℃，边搅拌边将还原剂缓慢滴入活化液中，滴加完成后继续搅拌30min，待盐酸检验溶液中无Ag+后，过滤，洗至电导率为25uS/cm，90℃干燥16h，破碎，过200目筛得到镀银金刚石微粉。
实施例3
称取7um金刚石微粉50g置于3000ml烧杯中，加入30%烧碱溶液500ml，煮沸40min后，用蒸馏水洗至中性；加入20%稀硝酸500ml煮沸120min后，洗至中性；加入40g/L氯化亚锡溶液（盐酸滴至澄清后过量3ml）300ml，在80℃下保温90min，洗至硝酸银检验无Cl-，加入39g/L硝酸银溶液2L，80℃恒温搅拌60min。
在2000ml烧杯中，依次加入EDTA二钠盐20g，酒石酸钾钠20g，Vc30g，葡萄糖20g，加水至1L，搅拌溶解后，用氢氧化钠调节pH为9。
将活化液升温至80℃，边搅拌边将还原剂缓慢滴入活化液中，滴加完成后继续搅拌60min，待盐酸检验溶液中无Ag+后，过滤，洗至电导率为44uS/cm，100℃干燥12h，破碎，过150目筛得到镀银金刚石微粉。
实施例4
称取0.5~1um金刚石微粉50g置于3000ml烧杯中，加入20%烧碱溶液500ml，煮沸30min后，用蒸馏水洗至中性；加入15%稀硝酸500ml煮沸50min后，洗至中性；加入25g/L氯化亚锡溶液（盐酸滴至澄清后过量3ml）300ml，在60℃下保温45min，洗至硝酸银检验无Cl-，加入240g/L硝酸银溶液2L，60℃恒温搅拌40min。
在2000ml烧杯中，依次加入EDTA二钠盐30g，酒石酸钾钠50g，Vc30g，葡萄糖80g，加水至1L，搅拌溶解后，用氢氧化钠调节pH为7。
将活化液升温至60℃，边搅拌边将还原剂缓慢滴入活化液中，滴加完成后继续搅拌30min，待盐酸检验溶液中无Ag+后，过滤，洗至电导率为48uS/cm，90℃干燥20h，破碎，过300目筛得到镀银金刚石微粉。
附图1~6表明，本发明采用的金刚石微粉镀银方法镀覆均匀、漏镀率低，是一种便捷、安全、有效的金刚石微粉镀银方法。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,包括以下工艺步骤：
a.金刚石前处理：将金刚石微粉依次经除油、粗化、敏化和活化处理，所述活化处理包括将除油、粗化、敏化后的金刚石微粉加入到硝酸银溶液中，恒温搅拌20~60min；
b.化学镀：在恒温40~80℃搅拌下将还原剂缓慢滴入至步骤a得到的液体中，滴加完成后继续搅拌20~60min；
c.后处理。
2.根据权利要求1所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述步骤b中还原剂按重量份计，包括：EDTA1~50份、酒石酸钾钠1~50份、葡萄糖10~100份、Vc溶液10~100份、氢氧化钠1~80份。
3.根据权利要求1所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述步骤a中除油处理包括：称取金刚石，加入氢氧化钠溶液加热煮沸20~40min，用蒸馏水洗至中性。
4.根据权利要求1所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述步骤a中粗化处理包括：在除油处理后的金刚石微粉中加入稀硝酸溶液，加热煮沸20~120min，用蒸馏水洗至中性。
5.根据权利要求1所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述步骤a中敏化处理包括：将粗化处理后的金刚石微粉加入敏化液中，40~80℃恒温搅拌20~90min，用蒸馏水洗至无Cl-。
6.根据权利要求5所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述敏化液为氯化亚锡和盐酸混合溶液。
7.根据权利要求1所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述后处理包括：过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛工艺步骤。
8.根据权利要求7所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述洗涤条件为:用蒸馏水洗涤直至电导率小于50uS/cm。
9.根据权利要求7所述的一种化学镀法制备金刚石镀银材料的制备方法,其特征在于，所述干燥条件为：80~100℃下干燥12~24h。
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WO2023024570A1 (zh) * 2021-08-26 2023-03-02 华为技术有限公司 金刚石基导热填料及制备方法、复合导热材料和电子设备

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