CN111519232B - 一种银/石墨烯复合镀液及其使用方法和银/石墨烯复合镀层 - Google Patents

一种银/石墨烯复合镀液及其使用方法和银/石墨烯复合镀层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种银/石墨烯复合镀液，包括AgNO3 3～80g/L、KI 30～400g/L、Na2S2O3 6～300g/L、HNO3 1～20g/L、分散剂0.1～10g/L、辅助剂0.1～10g/L、消泡剂0.01～3g/L、石墨烯片0.5～5g/L和水。本发明提供的银/石墨烯复合镀液通过添加分散剂、辅助剂和消泡剂，可控制石墨烯表面的络合物，使得石墨烯片统一平行于基体面，阻止了银层的硫化，实现银与有害气体的隔绝，提高了复合镀层的抗硫化性能。实验结果表明，本发明提供的银/石墨烯复合镀层在体积分数5％的Na2S溶液中浸泡240h不变色，抗硫性远超过航标QJ485‑1988要求。

Description

一种银/石墨烯复合镀液及其使用方法和银/石墨烯复合镀层
技术领域
本发明属于复合电镀领域，具体涉及一种银/石墨烯复合镀液及其使用方法和银/石墨烯复合镀层。
背景技术
我国东南沿海地区属于高温高湿高盐大气环境，加之工业发达，造成该地区变电站所处大气环境恶劣，导体材料腐蚀及失效问题十分严重。高压隔离开关用电触头镀银层有严重的腐蚀及失效问题发生。腐蚀已严重威胁到高压隔离开关、断路器等设备服役安全，其主要原因是电触头镀银层在高温高湿高盐大气环境下硫化，引起接触电阻增加，接触部位因发热量突增或直接不导电而失效。因此，国内外对银基电接触材料有关抗硫性的研究没有中断过。
在工业上对于银基电接触材料抗硫化有很多种处理方法，按其处理方法可分为提高自身抗硫性和表面处理提高抗硫性两类。其中提高自身抗硫性一般采用优化工艺提高致密度和合金化的方法；对于通过表面处理提高抗硫性来说，要真正提高其抗硫化能力，关键还在于其本身应具有良好的抗硫性能。为此，国内围绕提高银基电接触材料的抗硫性能进行了许多研究。例如硕士论文“户外高压隔离开关用银石墨自润滑复合镀层的制备及性能研究”介绍了一种银石墨复合镀槽液，其是在镀银槽液的成分上添加了添加剂FS122，FS123和石墨，其中添加剂FS122和FS123的含量均为10-50mL/L，石墨含量为30-80g/L；再例如中国专利CN108193240A介绍了一种无氰镀银溶液，其成分为AgNO3 10～50g/L，KI 260～480g/L，K2CO3 10～20g/L和K2C2O4 10～20g/L。以上这些镀银溶液虽然抗硫性能有所提高，在体积分数5％的Na2S溶液中浸泡12h不变色，但随着工业的发展，需要镀银层的抗硫化性能在体积分数5％的Na2S溶液中浸泡100h以上不变色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种银/石墨烯复合镀液及其使用方法和银/石墨烯复合镀层。本发明提供的银/石墨烯复合镀层具备优异的抗硫化性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种银/石墨烯复合镀液，包括AgNO3 3～80g/L、KI 30～400g/L、Na2S2O3 6～300g/L、HNO3 1～20g/L、分散剂0.1～10g/L、辅助剂0.1～10g/L、消泡剂0.01～3g/L、石墨烯片0.5～5g/L和水。
优选地，银/石墨烯复合镀液包括AgNO3 10～60g/L、KI 100～300g/L、Na2S2O3 50～250g/L、HNO3 5～15g/L、分散剂2～8g/L、辅助剂2～8g/L、消泡剂0.5～2.5g/L、石墨烯片2～4g/L和水。
优选地，所述石墨烯片的层数≤3，石墨烯片的中值粒径为1～10μm。
优选地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
优选地，所述辅助剂为乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸中的至少一种。
优选地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚、磷酸三丁酯和二异丁基甲醇中的至少一种。
优选地，所述银/石墨烯复合镀液的pH值为1～7。
本发明还提供了上述技术方案所述银/石墨烯复合镀液的使用方法，包括以下步骤：
(1)将基体进行预镀银，得到预镀银基体；
(2)将所述步骤(1)得到的预镀银基体在银/石墨烯复合镀液中电镀，得到银/石墨烯复合镀层。
优选地，所述步骤(2)中电镀的温度为20～80℃，电镀的时间为0.5～2h。
本发明还提供了一种银/石墨烯复合镀层，由上述技术方案所述方法制备得到。
本发明提供了一种银/石墨烯复合镀液，通过添加分散剂、辅助剂和消泡剂，可控制石墨烯表面的络合物，以便控制石墨烯的沉积方向，使得石墨烯片统一平行于基材面，阻止了银层的硫化，实现银与有害气体的隔绝，从而提高复合镀层的抗硫化性能。实验结果表明，本申请提供的银/石墨烯复合镀层在体积分数5％的Na2S溶液中浸泡240h不变色，抗硫性远超过航标QJ485-1988要求。
具体实施方式
本发明提供了一种银/石墨烯复合镀液，包括AgNO3 3～80g/L、KI 30～400g/L、Na2S2O3 6～300g/L、HNO3 1～20g/L、分散剂0.1～10g/L、辅助剂0.1～10g/L、消泡剂0.01～3g/L、石墨烯片0.5～5g/L和水。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括AgNO3 3～80g/L，优选为10～60g/L，进一步优选为20～50g/L，更优选为30～40g/L。在本发明中，所述AgNO3能够提供镀银层所需的银离子；所述AgNO3浓度在上述范围时制备的镀银层的结合力强。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括KI 30～400g/L，优选为100～300g/L，进一步优选为150～250g/L，更优选为175～225g/L。在本发明中，所述KI能够替代传统镀银溶液中的氰化钾，避免了氰化物使用对人体的伤害；所述KI浓度在上述范围时能够提高与金属银离子的络合能力，进一步提高镀银层与基体的结合力。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括Na2S2O3 6～300g/L，优选为50～250g/L，进一步优选为100～200g/L，更优选为150～175g/L。在本发明中，所述Na2S2O3作为还原剂和稳定剂，能够防止电镀层被电流氧化，同时来稳定容易被空气氧化的电镀液；所述Na2S2O3浓度在上述范围时能够进一步提高镀层的稳定性和抗氧化能力。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括HNO3 1～20g/L，优选为5～15g/L，进一步优选为7～12g/L，更优选为9～10g/L。在本发明中，所述HNO3能够调整复合镀银的pH值，以便调控石墨烯的沉积方法，提高镀层的抗硫化能力；所述HNO3浓度在上述范围时能够进一步提高镀层的抗硫化能力。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括分散剂0.1～10g/L，优选为2～8g/L，进一步优选为3～7g/L，更优选为4～6g/L。在本发明中，所述分散剂优选为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。本发明对所述分散剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述分散剂能够使得各组分均匀分散在复合镀液中，并且能够防止石墨烯团聚，配合辅助剂和消泡剂实现对石墨烯片的沉积方向的调控。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括辅助剂0.1～10g/L，优选为2～8g/L，进一步优选为3～7g/L，更优选为4～6g/L。在本发明中，所述辅助剂优选为乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸中的至少一种，更优选为乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸。本发明对所述辅助剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述辅助剂为乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸时，两者的质量比没有特殊的限定，以任意比混合即可。在本发明中，所述乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸的质量比优选为1:2～3:5。在本发明中，所述辅助剂能够与分散剂和消泡剂配合，控制石墨烯表面的络合物，以便控制石墨烯的沉积方向，使得石墨烯片统一平行于基材面，阻止了银层的硫化，实现银与有害气体的隔绝，从而提高复合镀层的抗硫化性能。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括消泡剂0.01～3g/L，优选为0.5～2.5g/L，进一步优选为1～2g/L，更优选为1.2～1.7g/L。在本发明中，所述消泡剂优选为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚、磷酸三丁酯和二异丁基甲醇中的至少一种。本发明对所述消泡剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述消泡剂能够消除复合镀液中的泡沫，同时配合分散剂和辅助剂控制石墨烯表面的络合物，进而控制石墨烯的沉积方向，使得石墨烯片统一平行于基材面，阻止了银层的硫化，实现银与有害气体的隔绝，从而提高复合镀层的抗硫化性能。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液包括石墨烯片0.5～5g/L，优选为2～4g/L，进一步优选为2.5～3.5g/L，更优选为3g/L。本发明对所述石墨烯片的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述石墨烯片的层数优选≤3。在本发明中，所述石墨烯片的层数在上述范围时能够避免团聚，进而有效控制石墨烯的沉积方向。在本发明中，所述石墨烯片的中值粒径优选为1～10μm，进一步优选为3～8μm，更优选为4～6μm。在本发明中，所述石墨烯片的粒径太大沉积过程中容易扭曲，不容易控制，粒径太小会发生团聚。
本发明对水的纯度没有特殊的限定，采用本领域熟知的制备镀银溶液的水即可。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，水是作为溶剂，溶解其他的原料。
在本发明中，所述复合镀液的pH值优选为1～7，进一步优选为2～6，更优选为3～5。在本发明中，所述复合镀液的pH在上述范围时能够提高分散剂对石墨烯表面的络合的影响，进而影响石墨烯的沉积方向，使得石墨烯的沉积平行于基材面，提高复合镀层的抗硫化性能。
本发明提供的银/石墨烯复合镀液中通过添加分散剂、辅助剂和消泡剂，可控制石墨烯表面的络合物，以便控制石墨烯的沉积方向，使得石墨烯片统一平行于基材面，阻止了银层的硫化，实现银与有害气体的隔绝，从而提高复合镀层的抗硫化性能；同时绿色无污染，实现了环境友好型的转化；而且复合镀层具有良好的结合力，达到国标GB/T 5270-2005的要求，在常温常压载荷为280g时的摩擦系数为0.05～0.15，实际工况下的机械寿命实验中(夹紧力400～600N)达到隔离开关机械寿命等级M1和M2级标准之间；复合镀层的接触电阻为15～30μΩ(外加扭矩5～20N·m)，热导率高于350～500W·m-1·K-1。
综上，本发明提供的银/石墨烯复合镀层具有高抗硫性能及优异的综合性能，完全满足高压隔离开关在高温沿海地带的户外工作条件，具有较大的应用价值。
本发明对所述银/石墨烯复合镀液的配制方法没有特殊的限定，各组分混合均匀且能够达到所需浓度含量即可。
本发明还提供了上述技术方案所述银/石墨烯复合镀液的使用方法，包括以下步骤：
(1)将基体进行预镀银，得到预镀银基体；
(2)将所述步骤(1)得到的预镀银基体在银/石墨烯复合镀液中电镀，得到银/石墨烯复合镀层。
本发明对所述基体的种类或尺寸没有特殊的限定，根据实际需要选择即可。
本发明将基体进行预镀银，得到预镀银基体。在本发明中，在进行电镀银/石墨烯复合镀层之前进行预镀银，可以防止基体金属和银直接接触，把基体金属中存在的一些硫、氧等与银层隔开，防止银镀层从内部开始氧化的可能。
在本发明中，所述基体在进行预镀银前优选还包括表面处理。本发明对所述表面处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的表面处理工艺即可。在本发明中，所述表面处理优选依次包括打磨、除油、水洗、酸洗和水洗。本发明对所述打磨、除油、水洗和酸洗的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。本发明对所述除油剂的成分没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的除油剂即可。在本发明中，所述除油剂优选包括NaOH 20～450g/L、Na2CO3 10～100g/L、Na3PO4 5～60g/L和水，进一步优选为NaOH 50～400g/L、Na2CO3 20～80g/L、Na3PO4 10～50g/L和水，更优选为NaOH 100～300g/L、Na2CO3 30～70g/L、Na3PO4 20～40g/L和水。在本发明中，所述除油的时间优选为5～10min；所述酸洗的时间优选为5～15s。在本发明中，所述打磨能够除去基体表面的毛刺、难容物、腐蚀痕和氧化皮，并保证基体表面平整，同时也可以适当粗化铜基表面，有利于提高基体与镀层的结合力；所述除油能够除去基体表面的油脂，使基体完全裸露，以利于电镀进行；所述水洗能够进一步除去表面的杂质等，进而有利于下一步操作的进行；所述酸洗能够除去基体表面的氧化皮以及中和吸附的碱性液体，使基体表面光亮。
本发明对所述预镀银溶液的组成没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的预镀银溶液即可。在本发明中，所述预镀银溶液优选包括AgNO3 0.5～3g/L、Na2S2O3 5～300g/L、KI 300～400g/L和水，进一步优选包括AgNO3 1～2.5g/L、Na2S2O3 50～250g/L、KI 320～380g/L和水，更优选包括AgNO3 1.5～2g/L、Na2S2O3 100～200g/L、KI 350～370g/L和水。本发明对水的纯度没有特殊的限定，采用本领域熟知的制备镀银溶液的水即可。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，水是作为溶剂，溶解其他的原料。本发明对所述预镀液的配制方法没有特殊的限定，能够将各组分充分混合、分散均匀即可。
在本发明中，所述预镀银的时间优选为20～400s，进一步优选为50～300s，更优选为100～200s；所述预镀银的电流密度优选为0.15～1.0A/dm2，进一步优选为0.3～1A/dm2，更优选为0.5～0.75A/dm2；所述预镀银的阳极优选为银板，更优选为电镀银板，所述预镀银的阴极优选为基体。所述预镀银的温度优选为20～60℃，进一步优选为30～50℃，更优选为40℃。在本发明中，所述预镀银的时间在上述范围内能够避免置换反应的发生，导致与基体的结合力差。在本发明中，所述预镀银优选带电下槽。在本发明中，带电下槽能够防止产生置换银层导致结合力不良。
预镀银完成后，本发明优选将所述预镀银的产物进行水洗处理，得到预镀银基体。本发明对所述水洗处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。在本发明中，所述水洗处理能够洗去预镀银产物表面的杂质，避免对后续操作的影响。
得到预镀银基体后，本发明将所述预镀银基体在银/石墨烯复合镀液中电镀，得到银/石墨烯复合镀层。在本发明中，所述预镀银基体在银/石墨烯复合镀液中进行电镀，在电镀过程中银和石墨烯片相互掺杂且均匀的沉积在预镀银基体表面，能够避免银镀层表面硫化，提高镀层表面的抗硫化性能。
本发明对所述银/石墨烯复合镀液中各原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述电镀的时间优选为0.5～2h，进一步优选为1～1.5h，更优选为1.2～1.4h；所述电镀的电场电压优选为0.5～20V，进一步优选为1～15V，更优选为5～10V；所述电镀的温度优选为20～80℃，进一步优选为30～60℃，更优选为40～50℃；所述电镀的阳极优选为银板，更优选为电镀银板，所述电镀的阴极优选为预镀银基体。在本发明中，所述电镀优选在搅拌条件下进行；所述搅拌优选为磁力搅拌；所述搅拌的速度优选为300～1500r/min，进一步优选为500～1200r/min，更优选为700～1000r/min。本发明对所述搅拌方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述搅拌方式优选为磁力搅拌。在本发明中，在上述的工艺条件下进行电镀更有利于控制石墨烯片在银/石墨烯复合镀层的沉积方向，使得石墨烯片统一平行于基材面，形成的复合镀层阻止了镀层表面的硫化，有效的隔绝银与有害气体的接触。
本发明提供的使用方法采用先进行预镀银，再进行电镀银/石墨烯复合镀层这种逐步电镀的方式，相比于现有技术制备的镀银层与基体的结合力更强，同时制得的银/石墨烯复合镀层的抗硫化性能更高。
电镀完成后，本发明优选将所述电镀的产物依次进行洗涤和干燥，得到银/石墨烯复合镀层。本发明对所述洗涤和干燥的具体步骤没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。在本发明中，所述洗涤和干燥是为了除去电镀产物表面的杂质等，避免残留物对复合镀层性能的影响。
本发明还提供了一种银/石墨烯复合镀层，由上述技术方案所述方法制备得到。在本发明中，所述银/石墨烯复合镀层是银和石墨烯片相互掺杂的复合镀层。在本发明中，所述银/石墨烯复合镀层优选应用在户外高压隔离开关上。在本发明中，在户外高压隔离开关表面电镀所述高抗硫镀银溶液，形成的镀层提高了表面抗硫化性能，避免了纯银层容易被硫化的风险。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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做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
步骤一：配置预镀银溶液和复合镀液
预镀银溶液：KI 120g/L、AgNO3 4g/L、Na2S2O3 50g/L、HNO3 4g/L和去离子水，pH为5；
复合镀液：AgNO3 15g/L、KI 160g/L、Na2S2O3 70g/L、HNO3 4g/L、分散剂3g/L、辅助剂3g/L、消泡剂0.5g/L、石墨烯片2g/L和去离子水，pH为5；其中，石墨烯片层数3层，中值粒径为3μm；其中分散剂为十二烷基苯磺酸钠，辅助剂为质量比1:2的乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚。
步骤二：对基体进行表面预处理
打磨：采用400#水砂纸均匀打磨基体；
除油：将打磨后的基体放入除油溶液中浸泡10min，除油溶液：30g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3、5g/L的Na3PO4；
清洗：采用去离子水洗涤；
酸洗：将清洗后的基体放入酸性溶液中浸泡10s，酸性溶液：HNO3 10g/L、H2SO420g/L；
清洗：采用去离子水洗涤。
步骤三：对步骤二的预处理电镀基体放入预镀银溶液中进行预镀银，得到预镀银基体
电镀的工艺条件为：电镀时间为20s，电流密度为0.2A/dm2，电镀温度为20℃，以电镀银板为阳极，基体为阴极。
步骤四：对步骤三中的预镀银基体水洗后放入步骤一中的复合镀液进行电镀，电镀完成后，得到含有一覆层的基体，所述的覆层为银/石墨烯镀层。
电镀的工艺条件为：电场电压5为V，磁力搅拌速度为800r/min，电镀温度为60℃，电镀时间为0.5h，以电镀银板为阳极，预镀银基体为阴极。
步骤五：将步骤四中含有一覆层的基体依序进行洗涤和干燥。
实施例2
步骤一：配置预镀银溶液和复合镀液
预镀银溶液：KI 240g/L、AgNO3 6g/L、Na2S2O3 60g/L、HNO3 3g/L和去离子水，pH为3；
复合镀液：AgNO3 18g/L、KI 360g/L、Na2S2O3 50g/L、HNO3 8g/L、分散剂2.5g/L、辅助剂4g/L、消泡剂0.02g/L、石墨烯片1.5g/L和去离子水，pH为5；其中，石墨烯片层数2层，中值粒径为6μm；分散剂为十二烷基苯磺酸钠，辅助剂为质量比3:5乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚；
步骤二：对基体进行表面预处理
打磨：采用400#水砂纸均匀打磨基体；
除油：将打磨后的基体放入除油溶液中浸泡6min，除油溶液：150g/L的NaOH、40g/L的Na2CO3、10g/L的Na3PO4。
清洗：采用去离子水洗涤；
酸洗：将清洗后的基体放入酸性溶液中浸泡10s，酸性溶液：HNO3 100g/L、H2SO420g/L；
清洗：采用去离子水洗涤。
步骤三：对步骤二的预处理电镀基体放入预镀银溶液中进行预镀银，得到预镀银基体；
电镀的工艺条件为：电镀时间为20s，电流密度为0.15A/dm2，电镀温度为20℃，以电镀银板为阳极，基体为阴极。
步骤四：对步骤三中的预镀银基体水洗后放入步骤一中的复合镀液进行电镀，电镀完成后，得到含有一覆层的基体，所述的覆层为银/石墨烯镀层。
电镀的工艺条件为：电场电压为10V，磁力搅拌速度为1200r/min，电镀温度为70℃，电镀时间为1h，以电镀银板为阳极，预镀银基体为阴极。
步骤五：将步骤含有一覆层的基体依序进行洗涤和干燥。
实施例3
步骤一：配置预镀银溶液和复合镀液；
预镀银溶液：KI 120g/L、AgNO3 4g/L、Na2S2O3 50g/L、HNO3 4g/L和去离子水，pH为5；
复合镀液：AgNO3 50g/L、KI 200g/L、Na2S2O3 60g/L、HNO3 10g/L、分散剂3g/L、辅助剂1g/L、消泡剂0.5g/L、石墨烯片1g/L和去离子水，pH为7；其中，石墨烯片层数2层，中值粒径为2μm；分散剂为十二烷基苯磺酸钠，辅助剂为乙酸异辛酯，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚；
步骤二：对基体进行表面预处理
打磨：采用400#水砂纸均匀打磨基体；
除油：将打磨后的基体放入除油溶液中浸泡10min，除油溶液：100g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4。
清洗：采用去离子水洗涤；
酸洗：将清洗后的基体放入酸性溶液中浸泡10s，酸性溶液：HNO3 50g/L、H2SO450g/L；
清洗：采用去离子水洗涤。
步骤三：对步骤二所述的预处理电镀基体放入预镀银溶液中进行预镀银，得到预镀银基体；
电镀的工艺条件为：电镀时间为300s，电流密度为0.35A/dm2，电镀温度为50℃，以电镀银板为阳极，基体为阴极。
步骤四：对步骤三中的预镀银基体水洗后放入步骤一中的复合镀液进行电镀，电镀完成后，得到含有一覆层的基体，所述的覆层为银/石墨烯镀层；
电镀的工艺条件为：电场电压为10V，磁力搅拌速度为800r/min，电镀温度为55℃，电镀时间为1h，以电镀银板为阳极，预镀银基体为阴极。
步骤五：将步骤含有一覆层的基体依序进行洗涤和干燥。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上进行调整，步骤四：对步骤三中的预镀银基体水洗后放入步骤一中的复合镀液进行电镀，电镀完成后，得到含有一覆层的基体，所述的覆层为银/石墨烯镀层。
电镀的工艺条件为：电场电压为7V，磁力搅拌速度为800r/min，电镀温度为40℃，电镀时间0.5h，其余步骤不变。
实施例5
本实施例是在实施例1的基础上进行调整，具体是步骤四：对步骤三中的预镀银基体水洗后放入步骤一中的复合镀液进行电镀，电镀完成后，得到含有一覆层的基体，所述的覆层为银/石墨烯镀层。
电镀的工艺条件为：电场电压为10V，磁力搅拌速度为800r/min，电镀温度为45℃，电镀时间为0.5h，其余步骤不变。
对比例1
本对比例是在实施例1的基础上进行调整，改变石墨烯片的含量，石墨烯片含量为0.4g/L，其他步骤不变。
对比例2
本对比例是在实施例1的基础上进行调整，改变复合镀液的成分，不添加辅助剂和消泡剂，其他步骤不变。
将上述实施例和对比例进行性能测试，测试方法如下，测试值见表1；
(1)镀层中石墨烯含量的测定
镀层中石墨烯含量的测定采用的是碳硫分析仪测定。
(2)接触电阻测试
本实验采用DMR-4接触电阻测试仪对试样进行测试，测试精度为0.01μΩ(外加扭矩10N·m)。
仪器在测试前需进行预热五分钟，先将电源打开，然后将测试夹具连接好，预热完成后选取合适的阻值量程进行测量。测试时将试样固定在桌面上，在合适的位置连上夹具，读出显示屏中的电阻值，测试时夹具和试样的碰触也会引起测量的误差，多次测量取平均值。
(3)热导率测试
本实验测试采用LFA 447热导测试仪对试样进行测试，对比纯银镀层和银/石墨烯复合镀层的导热性能，并对不同温度下镀层热导率进行测量。热导率测试要求试样尺寸为Φ为12.7×2mm，标样为POCO石墨。
(4)抗硫化性能测试
航空工业标准HB5051-93中规定采用1％体积含量的Na2S溶液对银镀层进行浸渍30min，镀层不变色则达到标准要求。本次试验采用5％体积含量的Na2S溶液对镀层进行浸渍抗硫化测试，记录240小时镀层的颜色变化。实验过程中将Na2S溶液配制成5％体积含量的溶液，倒入烧杯中，然后将镀层浸渍在溶液中，记录镀层颜色随时间的变化，溶液需现配现用。实验中将镀层颜色变化分为五个等级(a、b、c、d、e)，分别为：a不变色；b四周出现微灰暗色，中间部位不变色；c四周灰暗色加深，中间部位出现灰暗色；d灰暗色加深呈暗黑色且面积变大；e大面积变黑暗色或全部变黑暗色。
(5)涂层厚度
利用扫描电镜测量试样的截面上镀层的厚度。
(6)摩擦磨损实验(摩擦系数)
使用HT-1000型球盘式高温摩擦磨损试验机(兰州中科凯华)在260g载荷下对20mm×20mm×1mm的铜基镀层试片进行摩擦磨损试验。
表1各实施例和对比例的性能结果
Figure BDA0002457763370000121
从表1可以看出，实施例1～5试样的性能优于对比例1和2；将对比例1和实施例1对比可以看出，复合镀液石墨烯片含量较少时不能完全阻挡银层硫化，导致抗硫化性能降低；将对比例2和实施例1对比可以看出，复合镀液中只添加分散剂，不添加辅助剂和消泡剂会导致石墨烯发生团聚，依然不能完全阻挡银层硫化。
而且，从表1中还可以看出，本发明的复合镀层厚度为25微米时，复合镀层中的石墨烯含量较高，镀层的导热主要以石墨烯为主，而石墨烯有着非常好的导热性能和耐磨性能，因此可以大幅度的提升复合镀层的导热性能和耐磨性能。
将实施例1、4、5和对比例1、2在5％体积分数的Na2S溶液中浸泡5天进行接触电阻测试，测试值见表2。
表2实施例1、4、5以及对比例1、2的镀层浸泡前后接触电阻值
试样 浸泡前接触电阻/μΩ 5％Na<sub>2</sub>S浸泡10天后接触电阻/μΩ
实施例1 20.6 25.4
实施例4 19.3 20.4
实施例5 21.3 23.6
对比例1 23.2 60.5
对比例2 21.6 68.8
从表2可以看出，实施例1、4和5的镀层在5％的Na2S浸泡10天后接触电阻明显低于对比例1和2，说明本申请的复合镀层抗硫化性能优于对比例1和2；将对比例2与实施例1的对比分析，实施例1的抗硫化性能优于对比例2，主要是由于实施例1采用的分散剂、辅助剂和消泡剂能够有效控制石墨烯表面的络合物，以便控制其沉积方向。
从以上对比例和实施例可以看出，本发明提供的银/石墨烯复合镀层具有高抗硫性能及优异的综合性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种银/石墨烯复合镀液，包括AgNO3 3～80g/L、KI 30～400g/L、Na2S2O3 6～300g/L、HNO3 1～20g/L、分散剂0.1～10g/L、辅助剂0.1～10g/L、消泡剂0.01～3g/L、石墨烯片2～4g/L和水；
所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；
所述辅助剂为乙酸异辛酯和N-乙酰-L-脯氨酸中的至少一种；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚。
2.根据权利要求1所述的银/石墨烯复合镀液，其特征在于，包括AgNO3 10～60g/L、KI100～300g/L、Na2S2O3 50～250g/L、HNO35～15g/L、分散剂2～8g/L、辅助剂2～8g/L、消泡剂0.5～2.5g/L、石墨烯片2～4g/L和水。
3.根据权利要求1或2所述的银/石墨烯复合镀液，其特征在于，所述石墨烯片的层数≤3，所述石墨烯片的中值粒径为1～10μm。
4.根据权利要求1或2所述的银/石墨烯复合镀液，其特征在于，所述银/石墨烯复合镀液的pH值为1～7。
5.权利要求1～4任意一项所述银/石墨烯复合镀液的使用方法，包括以下步骤：
(1)将基体进行预镀银，得到预镀银基体；
(2)将所述步骤(1)得到的预镀银基体在银/石墨烯复合镀液中电镀，得到银/石墨烯复合镀层。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述步骤(2)中电镀的温度为20～80℃，电镀的时间为0.5～2h。
7.一种银/石墨烯复合镀层，由权利要求5或6所述方法制备得到。
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