CN111705311B - 一种金刚石微粉表面镀镍的方法 - Google Patents

一种金刚石微粉表面镀镍的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111705311B
CN111705311B CN202010779182.2A CN202010779182A CN111705311B CN 111705311 B CN111705311 B CN 111705311B CN 202010779182 A CN202010779182 A CN 202010779182A CN 111705311 B CN111705311 B CN 111705311B
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro powder
diamond
nickel
diamond micro
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010779182.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111705311A (zh
Inventor
朱嘉琦
王晓磊
曹文鑫
刘刚
曹康丽
代兵
孙婷婷
徐梁格
叶之杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202010779182.2A priority Critical patent/CN111705311B/zh
Publication of CN111705311A publication Critical patent/CN111705311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111705311B publication Critical patent/CN111705311B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
    • C23C18/36—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents using hypophosphites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1635—Composition of the substrate
    • C23C18/1639—Substrates other than metallic, e.g. inorganic or organic or non-conductive
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1646—Characteristics of the product obtained
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1851—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material
    • C23C18/1862—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material by radiant energy
    • C23C18/1868—Radiation, e.g. UV, laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1851—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material
    • C23C18/1872—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material by chemical pretreatment
    • C23C18/1875—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material by chemical pretreatment only one step pretreatment
    • C23C18/1882—Use of organic or inorganic compounds other than metals, e.g. activation, sensitisation with polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

一种金刚石微粉表面镀镍的方法，本发明涉及一种金刚石镀镍的方法。本发明要解决现有化学法镀镍方法在金刚石颗粒表面镀镍，孔隙多、不致密，均匀性差，镍层易脱落的问题。方法：一、对金刚石微粉表面进行除油处理；二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理；三、对金刚石微粉进行活化处理；四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍。本发明用于金刚石微粉表面镀镍。

Description

一种金刚石微粉表面镀镍的方法
技术领域
本发明涉及一种金刚石镀镍的方法。
背景技术
金刚石材料由于具有硬度高、抗压强度大、耐磨性好和力学性能优良的特点，已被广泛应用于磨具磨料领域。但它也存在加热易氧化、石墨化，与大部分金属、陶瓷和树脂之间的界面能较高，不易被其浸润，导致二者之间粘结性很差的缺点。因此，在金刚石刀具中，金刚石颗粒仅仅是机械地镶嵌在金属基体中，二者之间并没有形成牢固的化学键结合，这导致金刚石颗粒在工作中除了破碎和折断外，绝大多数在裸露出粒径的1/2高度时即从基体中脱落，金刚石材料实际上只发挥了其不到30％的工作能力，并且金刚石颗粒从基体中脱落后，不能再被回收利用，这不但大大提高了工具的制造成本，而且还降低了金刚石工具的使用性能。目前，国内外最常见的方法是采用金刚石表面金属化工艺来改善金刚石与基体之间的结合性能，最基本的也是难度最大的就是在金刚石表面镀镍。化学法镀镍是一种利用氧化还原反应在具有催化剂的金刚石颗粒表面沉积出镍镀层的一种方法。但现有化学法镀镍方法孔隙多，不致密，均匀性差，镍层易脱落，如何制备一种性能优异的镀层以及和金刚石基体表面具有良好结合力的镀层是化学法镀镍的关键。
发明内容
本发明要解决现有化学法镀镍方法在金刚石颗粒表面镀镍，孔隙多，不致密，均匀性差，镍层易脱落的问题，而提供一种金刚石微粉表面镀镍的方法。
一种金刚石微粉表面镀镍的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为20Pa～30Pa、Ar流量为100sccm～200sccm及刻蚀气体流量为30sccm～50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min～60min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
所述的刻蚀气体为CH4或H2；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为5mol/L～10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下，搅拌5min～30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为40℃～50℃的条件下保温待用，得到温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.2g/L～1g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:(2～10)；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为20g/L～50g/L、NaH2PO2.H2O浓度为10g/L～30g/L、柠檬酸浓度为10g/L～20g/L、柠檬酸钠浓度为10g/L～20g/L及硫脲浓度为0.02g/L～0.1g/L配制混合液，再用质量百分数为5％～10％的氨水将混合液pH值调至3～5，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为40℃～50℃时，加入温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至80℃～95℃，在温度为80℃～95℃的条件下镀镍1h～2h，且镀镍过程中每隔10min～15min，在转速为50r/min～100r/min的条件下，搅拌30s～60s，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:(50～100)。
本发明的有益效果是：本发明采用等离子蚀刻的方法对金刚石微粉进行表面粗化处理，通过等离子蚀刻工艺的严格限定使得在金刚石微粉表面产生坑，且形成坑的尺寸及数量可配合后续镍层结合达到极佳的技术效果，即经过等离子蚀刻后再利用化学法在金刚石表面镀镍，镍层与金刚石基体表面结合的更加紧密，有效的克服了化学法镀镍，镍层易脱落这一缺陷，在频率为60kHz的条件下，对制备的表面镀有镍的金刚石微粉进行超声震荡1h，震荡后没有产生剥落现象。
本发明在活化过程中，采用PdCl2与浓HCl组成的活化液可以有效地将钯元素吸附在金刚石微粉表面，这使得后续的镀层均匀，且与金刚石基体的结合力大；
本发明利用改良后的化学镀液，在化学镀液中采用NiCl2.6H2O作为主盐，并添加次磷酸钠作为还原剂，还加入了浓度较高的柠檬酸钠、柠檬酸和硫脲，使镀镍过程更快速的进行，限制了镍颗粒的长大，使镀层更加均匀、致密；并且通过改进镀镍工艺如：镀镍前活化的金刚石在40℃～50℃条件下保温、镀镍过程中严禁快速持续的磁力搅拌，而是镀镍过程中每隔10min～15min，在转速为50r/min～100r/min的条件下，搅拌30s～60s等方法使金刚石表面的镀层更加均匀、致密及孔隙率更小，孔隙率仅为5％～6％。
本发明用于一种金刚石微粉表面镀镍的方法。
附图说明
图1为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图2为实施例二制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图3为实施例三制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图4为对比实验一制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图5为对比实验二制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图6为对比实验三制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图7为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉放大144倍的电镜图；
图8为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉放大1300倍的电镜图；
图9为图8中A处金刚石的能谱分析图；
图10为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图；
图11为实施例二制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图；
图12为实施例三制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式所述的一种金刚石微粉表面镀镍的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为20Pa～30Pa、Ar流量为100sccm～200sccm及刻蚀气体流量为30sccm～50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min～60min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
所述的刻蚀气体为CH4或H2；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为5mol/L～10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下，搅拌5min～30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为40℃～50℃的条件下保温待用，得到温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.2g/L～1g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:(2～10)；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为20g/L～50g/L、NaH2PO2.H2O浓度为10g/L～30g/L、柠檬酸浓度为10g/L～20g/L、柠檬酸钠浓度为10g/L～20g/L及硫脲浓度为0.02g/L～0.1g/L配制混合液，再用质量百分数为5％～10％的氨水将混合液pH值调至3～5，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为40℃～50℃时，加入温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至80℃～95℃，在温度为80℃～95℃的条件下镀镍1h～2h，且镀镍过程中每隔10min～15min，在转速为50r/min～100r/min的条件下，搅拌30s～60s，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:(50～100)。
本具体实施方式步骤三中活化处理后的金刚石微粉严禁水洗。
本具体实施方式步骤四中由于特殊的金刚石微粉粒度，镀镍过程中严禁持续快速的磁力搅拌，因为磁力搅拌该粒度的金刚石微粉不会制备出金刚石悬浮液反而将生成镍的小颗粒旋转到渡槽边缘影响镀镍，因此，每隔10min～15min短时间慢速搅拌即可。活化后的金刚石微粉40℃～50℃下保存，并且在镀镍液温度为40℃～50℃时加入，这会使镀液中的镍在金刚石表面迅速析出，形成大量的形核点，有利于镀液在温度继续升高时在金刚石表面均匀、快速镀镍。
本实施方式的有益效果是：
本实施方式采用等离子蚀刻的方法对金刚石微粉进行表面粗化处理，通过等离子蚀刻工艺的严格限定使得在金刚石微粉表面产生坑，且形成坑的尺寸及数量可配合后续镍层结合达到极佳的技术效果，即经过等离子蚀刻后再利用化学法在金刚石表面镀镍，镍层与金刚石基体表面结合的更加紧密，有效的克服了化学法镀镍，镍层易脱落这一缺陷，在频率为60kHz的条件下，对制备的表面镀有镍的金刚石微粉进行超声震荡1h，震荡后没有产生剥落现象。
本实施方式在活化过程中，采用PdCl2与浓HCl组成的活化液可以有效地将钯元素吸附在金刚石微粉表面，这使得后续的镀层均匀，且与金刚石基体的结合力大；
本实施方式利用改良后的化学镀液，在化学镀液中采用NiCl2.6H2O作为主盐，并添加次磷酸钠作为还原剂，还加入了浓度较高的柠檬酸钠、柠檬酸和硫脲，使镀镍过程更快速的进行，限制了镍颗粒的长大，使镀层更加均匀、致密；并且通过改进镀镍工艺如：镀镍前活化的金刚石在40℃～50℃条件下保温、镀镍过程中严禁快速持续的磁力搅拌，而是镀镍过程中每隔10min～15min，在转速为50r/min～100r/min的条件下，搅拌30s～60s等方法使金刚石表面的镀层更加均匀、致密及孔隙率更小，孔隙率仅为5％～6％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的金刚石微粉粒度为120目～170目。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的金刚石微粉表面进行除油处理具体是按以下步骤进行的：将金刚石微粉放入质量百分数为5％～10％的NaOH溶液中，煮沸20min～30min后干燥；所述的金刚石微粉与质量百分数为5％～10％的NaOH溶液的质量比为1:(30～50)。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述的烘干具体为在温度为40℃～50℃的条件下烘干。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中镀镍过程中镀镍速率为1μm/h～5μm/h。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中在气压为25Pa～30Pa、Ar流量为150sccm～200sccm及刻蚀气体流量为40sccm～50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min～50min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中将PdCl2加入到浓度为8mol/L～10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为200r/min～300r/min的条件下，搅拌10min～30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为45℃～50℃的条件下保温待用，得到温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉。其它与具体实施方式一至六同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.5g/L～1g/L；步骤三中所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:(2～7)。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为30g/L～50g/L、NaH2PO2.H2O浓度为20g/L～30g/L、柠檬酸浓度为15g/L～20g/L、柠檬酸钠浓度为15g/L～20g/L及硫脲浓度为0.06g/L～0.1g/L配制混合液，再用质量百分数为8％～10％的氨水将混合液pH值调至4～5，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为45℃～50℃时，加入温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至80℃～90℃，在温度为80℃～90℃的条件下镀镍1h～2h，且镀镍过程中每隔10min～15min，在转速为50r/min～80r/min的条件下，搅拌30s～50s，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中所述的温度为40℃～50℃的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:(80～100)。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种金刚石微粉表面镀镍的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为25Pa、Ar流量为150sccm及CH4流量为50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为200r/min的条件下，搅拌30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为50℃的条件下保温待用，得到温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.5g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:7；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为30g/L、NaH2PO2.H2O浓度为20g/L、柠檬酸浓度为15g/L、柠檬酸钠浓度为15g/L及硫脲浓度为0.06g/L配制混合液，再用质量分数为10％的氨水将混合液pH值调至4，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为50℃时，加入温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至90℃，在温度为90℃的条件下镀镍1h，且镀镍过程中每隔15min，在转速为50r/min的条件下，搅拌30s，镀镍结束后用去离子水洗涤2次～5次，烘干，得到表面镀有镍的金刚石微粉，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:100；
步骤一中所述的金刚石微粉粒度为120目～170目；
步骤一中所述的金刚石微粉表面进行除油处理具体是按以下步骤进行的：将金刚石微粉放入质量百分数为10％的NaOH溶液中，煮沸30min，然后用去离子水将金刚石微粉清洗至中性并干燥；所述的金刚石微粉与质量百分数为10％的NaOH溶液的质量比为1:30；
步骤三中所述的烘干具体为在温度为50℃的条件下烘干；
步骤四中镀镍过程中镀镍速率约为3μm/h。
实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉，表面镍层孔隙率仅为5％。
实施例二：
一种金刚石微粉表面镀镍的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为20Pa、Ar流量为100sccm及CH4流量为30sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为100r/min的条件下，搅拌5min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为50℃的条件下保温待用，得到温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.2g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:2；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为20g/L、NaH2PO2.H2O浓度为10g/L、柠檬酸浓度为10g/L、柠檬酸钠浓度为10g/L及硫脲浓度为0.02g/L配制混合液，再用质量百分数为10％的氨水将混合液pH值调整为4，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为50℃时，加入温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至80℃，在温度为80℃的条件下镀镍1h，且镀镍过程中每隔15min，在转速为50r/min的条件下，搅拌30s，镀镍结束后用去离子水洗涤微粉2次～5次，烘干，得到表面镀有镍的金刚石微粉，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:100；
步骤一中所述的金刚石微粉粒度为120目～170目；
步骤一中所述的金刚石微粉表面进行除油处理具体是按以下步骤进行的：将金刚石微粉放入质量百分数为10％的NaOH溶液中，煮沸30min，然后用去离子水将金刚石微粉清洗至中性并干燥；所述的金刚石微粉与质量百分数为10％的NaOH溶液的质量比为1:30；
步骤三中所述的烘干具体为在温度为50℃的条件下烘干。
步骤四中镀镍过程中镀镍速率约为1μm/h。
实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉，表面镍层孔隙率仅为6％。
实施例三：
一种金刚石微粉表面镀镍的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为30Pa、Ar流量为200sccm及CH4流量为50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理1h，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为200r/min的条件下，搅拌30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为50℃的条件下保温待用，得到温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为1g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:10；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为50g/L、NaH2PO2.H2O浓度为30g/L、柠檬酸浓度为20g/L、柠檬酸钠浓度为20g/L及硫脲浓度为0.1g/L配制混合液，再用质量分数为10％的氨水将混合液pH值调整为4，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为50℃时，加入温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至95℃，在温度为95℃的条件下镀镍2h，且镀镍过程中每隔15min，在转速为50r/min的条件下，搅拌30s，镀镍结束后用去离子水洗涤微粉2～5次，烘干，得到表面镀有镍的金刚石微粉，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:100；
步骤一中所述的金刚石微粉粒度为120目～170目；
步骤一中所述的金刚石微粉表面进行除油处理具体是按以下步骤进行的：将金刚石微粉放入质量百分数为10％的NaOH溶液中，煮沸30min，然后用去离子水将金刚石微粉清洗至中性并干燥；所述的金刚石微粉与质量百分数为10％的NaOH溶液的质量比为1:30；
步骤三中所述的烘干具体为在温度为50℃的条件下烘干。
步骤四中镀镍过程中镀镍速率约为5μm/h。
实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉，表面镍层孔隙率仅为6％。
对比实验一：本对比实验与实施例一不同的是：步骤二中将除油处理后的金刚石微粉加入到质量百分数为10％的浓HNO3中煮沸30min，进行粗化处理，水洗至中性后烘干待用，得到刻蚀处理后的金刚石微粉。其它与实施例一相同。
对比实验二：本对比实验与实施例一不同的是：步骤四中利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为30g/L、NaH2PO2.H2O浓度为20g/L及柠檬酸浓度为15g/L配制混合液，再用质量分数为10％的氨水将混合液pH值调整为4，得到镀镍液。其它与实施例一相同。
对比实验三：本对比实验与实施例一不同的是：步骤三活化处理后的金刚石微粉未进行温度为50℃的条件下保温待用；步骤四中镀镍过程为在转速为300r/min的条件下，持续磁力搅拌。其它与实施例一相同。
图1为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图2为实施例二制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图3为实施例三制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图4为对比实验一制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图5为对比实验二制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图；
图6为对比实验三制备的表面镀有镍的金刚石微粉的电镜图。
实施例一镀镍后金刚石表面镍层平整、均匀、致密，镍层表面无起皱和剥离现象，镀镍效果非常好，镍层不易脱落。
实施例二与实施例一对比可观察到金刚石表面镍层较薄，造成该现象的原因是蚀刻过程中压力、Ar流量和CH4流量相对较低，蚀刻效果不明显，并且活化液与镀镍液中的各组份含量、镀镍温度相对实施例一较低，造成镀镍不充分，镍层较薄。
实施例三与实施例一对比可观察到金刚石表面镍层较厚，造成该现象的原因是活化液与镀镍液中的各组份含量、镀镍温度相对实施例一较高，镀镍速度过快，镍层表面有突起形状，表面不够平整。
对比实验一与实施例一对比可观察到金刚石表面镍层有剥落现象，造成该现象的原因是粗化处理没有采取等离子蚀刻方法而是采用酸腐蚀粗化，粗化效果不好，这造成镍层与金刚石基体接触不牢固，容易造成镍层剥离。
对比实验二与实施例一对比可观察到有的金刚石表面没有镍层，有的金刚石颗粒表面有松散的镍层，还有镀镍过程中还原出来的镍颗粒团聚在一起形成镍渣，造成该现象的原因是镀镍液组份里没有络合剂柠檬酸钠和稳定剂硫脲，造成镀镍过程不稳定，不能形成致密、平整的镍层。
对比实验三与实施例一对比可观察到有的金刚石表面没有镍层，镀镍过程中还原出来的镍颗粒团聚在一起形成镍渣，造成该现象的原因是镀镍前金刚石表面温度较低，镀镍时金刚石表面与镀液之间的温度差会造成停镀，导致镀镍失败，并且磁力搅拌该粒度的金刚石微粉不会制备出金刚石悬浮液反而将生成的镍的小颗粒旋转到渡槽边缘影响镀镍。
图7为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉放大144倍的电镜图；由图可知，镀镍后每一个金刚石颗粒表面都存在一层完整、均匀、致密的镍层，镀镍效果非常好。
图8为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉放大1300倍的电镜图；对图8中A处金刚石进行能谱分析，图9为图8中A处金刚石的能谱分析图，具体元素含量详见表1；
表1
Figure GDA0003456951060000101
由上述图及表可知，金刚石表面镀层确实为金属镍层，且无其他金属杂质，镍元素分布均匀，镀镍效果非常好。EDS能谱分析主要是分析材料表层及下面几微米的元素分布及含量，该镍层厚度为3μm左右，所以能谱分析测试结果会有质量分数约为5％的碳元素。
在频率为60kHz的条件下，分别对实施例一、二及三制备的表面镀有镍的金刚石微粉进行超声震荡1h；图10为实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图；图11为实施例二制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图；图12为实施例三制备的表面镀有镍的金刚石微粉超声震荡后的电镜图；由图可知，实施例一制备的表面镀有镍的金刚石微粉表面镍层依旧平整，没有因震荡而产生起皱、剥落现象，同时实施例二及三制备的表面镀有镍的金刚石微粉表面也未出现剥落现象。

Claims (1)

1.一种金刚石微粉表面镀镍的方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、对金刚石微粉表面进行除油处理：
对金刚石微粉表面进行除油处理，得到除油处理后的金刚石微粉；
二、对金刚石微粉进行等离子蚀刻处理：
在气压为25Pa、Ar流量为150sccm及CH4流量为50sccm的条件下，对除油处理后的金刚石微粉进行等离子蚀刻处理30min，得到刻蚀处理后的金刚石微粉；
三、对金刚石微粉进行活化处理：
将PdCl2加入到浓度为10mol/L的浓HCl中，得到活化剂PdCl2溶液，将刻蚀处理后的金刚石微粉置于活化剂PdCl2溶液中，在搅拌速度为200r/min的条件下，搅拌30min，然后倒出活化剂，最后烘干及在温度为50℃的条件下保温待用，得到温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉；
所述的活化剂PdCl2溶液中PdCl2的浓度为0.5g/L；所述的刻蚀处理后的金刚石微粉与活化剂PdCl2溶液的质量比为1:7；
四、利用化学法在金刚石微粉表面镀镍：
利用去离子水为溶剂，按混合液中NiCl2.6H2O浓度为30g/L、NaH2PO2.H2O浓度为20g/L、柠檬酸浓度为15g/L、柠檬酸钠浓度为15g/L及硫脲浓度为0.06g/L配制混合液，再用质量分数为10％的氨水将混合液pH值调至4，得到镀镍液，将镀镍液置于镀槽中，加热镀镍液至温度为50℃时，加入温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉，继续加热镀镍液至90℃，在温度为90℃的条件下镀镍1h，且镀镍过程中每隔15min，在转速为50r/min的条件下，搅拌30s，镀镍结束后用去离子水洗涤2次～5次，烘干，得到表面镀有镍的金刚石微粉，即完成金刚石微粉表面镀镍的方法；
所述的温度为50℃的活化处理后的金刚石微粉与镀镍液的质量比为1:100；
步骤一中所述的金刚石微粉粒度为120目～170目；
步骤一中所述的金刚石微粉表面进行除油处理具体是按以下步骤进行的：将金刚石微粉放入质量百分数为10％的NaOH溶液中，煮沸30min，然后用去离子水将金刚石微粉清洗至中性并干燥；所述的金刚石微粉与质量百分数为10％的NaOH溶液的质量比为1:30；
步骤三中所述的烘干具体为在温度为50℃的条件下烘干；
步骤四中镀镍过程中镀镍速率为3μm/h。
CN202010779182.2A 2020-08-05 2020-08-05 一种金刚石微粉表面镀镍的方法 Active CN111705311B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010779182.2A CN111705311B (zh) 2020-08-05 2020-08-05 一种金刚石微粉表面镀镍的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010779182.2A CN111705311B (zh) 2020-08-05 2020-08-05 一种金刚石微粉表面镀镍的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111705311A CN111705311A (zh) 2020-09-25
CN111705311B true CN111705311B (zh) 2022-03-18

Family

ID=72548157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010779182.2A Active CN111705311B (zh) 2020-08-05 2020-08-05 一种金刚石微粉表面镀镍的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111705311B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113999617A (zh) * 2021-11-20 2022-02-01 河南工业大学 一种刻蚀金刚石微粉做填料制备无机导热胶的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108728798A (zh) * 2018-06-11 2018-11-02 哈尔滨工业大学 一种金刚石的加工方法
CN109576687A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 中原工学院 一种金刚石微粉化学镀镍的配方及工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108728798A (zh) * 2018-06-11 2018-11-02 哈尔滨工业大学 一种金刚石的加工方法
CN109576687A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 中原工学院 一种金刚石微粉化学镀镍的配方及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN111705311A (zh) 2020-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101962760B (zh) 一种氮化铝陶瓷表面化学镀镍的方法
JP3333551B2 (ja) ダイヤモンド上に金属被膜を設ける為の改良された方法およびそれによって得られる物品
CN107326364B (zh) 一种Cu-Sn-Ti的金刚石钎焊涂层及其制备方法
CN107937783A (zh) 增加金刚石与金属基体之间结合性能的方法
EP3255176B1 (en) Method of plating particulate matter
CN111705311B (zh) 一种金刚石微粉表面镀镍的方法
CN109894610B (zh) 一种金属包覆球形铸造碳化钨粉末及其制备方法
CN110295361B (zh) 一种多刃金刚石磨粒的制备方法
CN105112891A (zh) 一种金刚石表面微波-超声波联合化学镀Ni-P的方法
CN108179448A (zh) 一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法
CN109016196B (zh) 一种电镀金刚石线锯
CN111334827A (zh) 一种超声波辅助纳米氧化铈掺杂Ni-W-TiN复合镀层及其制备方法
CN115584540B (zh) 一种具有复合镀层的金刚石线锯及其制备工艺
CN102776494A (zh) 一种用于高分子材料表面金属化改性的解胶溶液
CN108893724B (zh) 一种硬质合金中钴元素闪脱方法
CN112404435B (zh) 金刚石复合片及其制备方法
CN110904442B (zh) 一种金刚石表面改性方法
CN110373660B (zh) 一种金属镀层敏化活化的金刚石颗粒表面化学镀铜的方法
CN109628884B (zh) 一种金刚石的表面金属化工艺
CN108486553B (zh) 碳化硅粉体镀镍方法
CN107974675B (zh) 一种高强铝合金及其制备方法
JP2007324522A (ja) メタライズドセラミック基板の製造方法
CN219190804U (zh) 一种强切割力电镀金刚线
CN117067419B (zh) 一种高硬度金刚石线锯及其加工工艺
CN109321917B (zh) 一种预钎焊金刚石表面金属化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Cao Wenxin

Inventor after: Wang Xiaolei

Inventor after: Zhu Jiaqi

Inventor after: Liu Gang

Inventor after: Cao Kangli

Inventor after: Dai Bing

Inventor after: Sun Tingting

Inventor after: Xu Liangge

Inventor after: Ye Zhijie

Inventor before: Zhu Jiaqi

Inventor before: Wang Xiaolei

Inventor before: Cao Wenxin

Inventor before: Liu Gang

Inventor before: Cao Kangli

Inventor before: Dai Bing

Inventor before: Sun Tingting

Inventor before: Xu Liangge

Inventor before: Ye Zhijie