一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种Sn‑Ni‑石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，包括以下步骤：先将天然石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h，得到的石墨烯产品制成水溶液；再将石墨烯水溶液与基础镀液混合后超声1h，调节溶液pH值为8～10，机械搅拌1h，得到镀层Sn‑Ni‑石墨烯复合镀液；然后将经预处理的铜片作为阴极，阴极电流密度为0.3～5A/dm

【技术实现步骤摘要】
一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺[
]本专利技术属于电镀
，具体地说是一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺。[
技术介绍
]Sn-Ni合金镀层作为传统的镍镀层和铬镀层的代替镀层，可以降低制备工艺过程对环境的污染和对工作人员健康的损害，并且能提供良好的耐磨性和耐腐蚀性，因此作为保护镀层广泛应用于各领域。然而，对于某些目前特殊使用的领域，锡镍合金镀层的综合性能依然需要进一步提高。近年来，复合沉积逐渐成为提高镀层耐腐蚀性的另一种有效的方法。复合镀层的制备是在镀液中加入某种固体颗粒，在金属离子还原的同时包覆固体颗粒沉积在镀层中，从而得到复合镀层。迄今为止，已有相关工作者研制了不同颗粒的复合镀层，如SiC、Al2O3、SiO2、金刚石、碳纳米管等。石墨烯，作为一种SP2杂化轨道相连的碳原子组合成的二维周期蜂窝状结构的原子晶体，其主体单元是链长为0.141nm的极其稳定的苯六元环。此外，石墨烯中σ键和π键的共轭结构使相邻的碳原子之间具有超强的作用力，表现为优良的导电性、导热性及机械性能。目前，石墨烯广泛应用于压力传感器、超级电容器、电子器件等领域。氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物，是一种二维平面结构，其中碳原子和氟原子是以共价键的形式结合的，具有表面能低、疏水性强及带隙宽等优异的物理化学性能，还具有耐高温、耐腐蚀性、耐摩擦性、化学性质稳定和优异的润滑性，因此可广泛用于高温涂层、抗磨润滑涂层以及耐腐蚀涂层，同时在纳米电子器件、光电子器件以及热电装置等领域具有潜在的应用前景。目前，已有相关人员利用电沉积技术制备了Ni基-石墨烯复合镀层，以及通过电沉积技术制备了Ni-Mn-石墨烯复合镀层，其均发现石墨烯对提高镀层耐蚀性及硬度的显著效果。据此，若将石墨烯/氟化石墨烯引入Sn-Ni合金镀层中，则有望直接提高Sn-Ni镀层的耐蚀性及硬度。而关于铜表面Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯电镀复合镀的研究尚未报道。[
技术实现思路
]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，能够电沉积出具有优异的耐腐蚀性能和更高的硬度的Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层，采用的石墨烯/氟化石墨烯具有一定的亲水性，不需要加入分散剂，便能较好的分散在镀液中。为实现上述目的设计一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，包括以下步骤：1)配制电镀Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨复合镀层的电镀液：先将天然石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h，得到的石墨烯/氟化石墨烯制成水溶液；再将石墨烯/氟化石墨烯的水溶液与基础镀液混合后超声1h，调节溶液pH值为8～10，机械搅拌1h，得到Sn-Ni-石墨烯复合镀液；其中，基础镀液为由焦磷酸盐、锡盐、镍盐、辅助络合剂、糖精钠配制成的电镀锡镍的基础镀液，该基础镀液中，P2O74-的摩尔浓度和Sn2+与Ni2+的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1，Sn2+和Ni2+的摩尔浓度比为1:10～12:5，Sn2+和Ni2+的总摩尔浓度0.1～0.6moL/L，辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，糖精钠的质量体积浓度为0.1～5g/L；2)基体与处理：将铜片依次经过除油、酸洗、抛光和活化步骤的预处理；3)复合电镀：将经预处理的铜片作为阴极，阴极电流密度为0.3～5A/dm2，施镀温度30～60℃，时间10min，电镀过程中用磁力搅拌器以恒定速度对镀液进行搅拌，电镀完成后在去离子水中清洗试样，并冷风吹干，即得Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层。进一步地，步骤1)中，所述辅助络合剂为柠檬酸铵与三乙醇胺形成的混合物，所述柠檬酸铵与三乙醇胺的质量比为2:1～4:1。进一步地，步骤2)中，除油是在40℃的除油剂中浸泡2min，其原料配方如下：NaOH的质量分数为15％、Na2CO31g/L、OP-10的质量分数为2％，其余为蒸馏水。酸洗是在35℃的酸洗液中浸泡30s，其原料配方如下：H2SO440mL/L、HNO328mL/L，其余为蒸馏水。抛光是在35℃的抛光液中浸泡50s，其原料配方如下：草酸40g/L、NaOH18g/L、双氧水120mL/L，其余为蒸馏水。活化是在质量百分比浓度为5％的H2SO4水溶液中活化1min。本专利技术同现有技术相比，能够电沉积出具有优异的耐腐蚀性能和更高的硬度的Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层，采用石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h得到的石墨烯/氟化石墨烯具有一定的亲水性，不需要加入分散剂，便能较好的分散在镀液中，且石墨烯的加入有效提高了Sn-Ni镀层的耐蚀性和耐磨性。此外，本专利技术可为提高Sn-Ni合金耐蚀性提供一种新方法。[附图说明]图1是本专利技术实施例1得到的Sn-Ni-石墨烯复合镀层的扫描电子显微镜图；图2是本专利技术实施例1得到的Sn-Ni-石墨烯复合镀层的EDS图谱；图3是本专利技术实施例1、2和3得到的Sn-Ni-石墨烯复合镀层和相同条件下不加石墨烯得到的Sn-Ni合金镀层的腐蚀失重图；图4是本专利技术实施例4得到的Sn-Ni-氟化石墨烯复合镀层的扫描电子显微镜图；图5是本专利技术实施例4得到的Sn-Ni-氟化石墨烯复合镀层的EDS图谱；图6是本专利技术实施例4、5和6得到的Sn-Ni-氟化石墨烯复合镀层和相同条件下不加氟化石墨烯得到的Sn-Ni合金镀层的腐蚀失重图。[具体实施方式]本专利技术提供了一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，具体包括如下步骤：1)配制电镀Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨复合镀层的电镀液先将天然石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h，得到的石墨烯/氟化石墨烯制成水溶液，该水溶液具有良好的亲水性，溶液放置数天不分层。再将P2O74-的摩尔浓度和Sn2+与Ni2+的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1；Sn2+和Ni2+的摩尔浓度比为1:10～12:5；Sn2+和Ni2+的总摩尔浓度0.1～0.6moL/L；辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，辅助络合剂是柠檬酸铵和三乙醇胺形成的混合物，柠檬酸铵和三乙醇胺的质量比为2:1～4:1；糖精钠的质量体积浓度为0.1-5g/L，配制成电镀锡镍的基础镀液。之后，将石墨烯水溶液与基础镀液混合后超声1h，调节溶液pH值为8～10，机械搅拌1h，得到镀层Sn-Ni-石墨烯复合镀液。2)基体与处理将铜片依次进行除油、酸洗、抛光和活化步骤的预处理，该预处理的具体步骤如下，除油：在40℃的除油剂中浸泡2min，其原料配方如下(质量分数)：NaOH15％、Na2CO31g/L、OP-102％，其余为蒸馏水。酸洗：在35℃的酸洗液中浸泡30s，其原料配方如下：H2SO440mL/L、HNO328mL/L，其余为蒸馏水。抛光：在35℃的抛光液中浸泡50s，其原料配方如下：草酸40g/L、NaOH18g/L、双氧水120mL/L，其余为蒸馏水。活化：在质量百分比浓度为5％的H2SO4水溶液中活化1min。3)复合电镀将经预处理的铜片作为阴极，阴极电流密度为0.3～5A/dm2，施镀温度30～60℃，时间10min，电镀过程中用磁力搅拌器以恒定速度对镀液进行搅拌，电镀完成后在去离子水中清洗试样，并冷风吹干，即在铜表面得到一层Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Sn‑Ni‑石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)配制电镀Sn‑Ni‑石墨烯/氟化石墨复合镀层的电镀液先将天然石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h，得到的石墨烯/氟化石墨烯制成水溶液；再将石墨烯/氟化石墨烯的水溶液与基础镀液混合后超声1h，调节溶液pH值为8～10，机械搅拌1h，得到镀层Sn‑Ni‑石墨烯复合镀液；其中，基础镀液为由焦磷酸盐、锡盐、镍盐、辅助络合剂、糖精钠配制成的电镀锡镍的基础镀液，该基础镀液中，P2O74‑的摩尔浓度和Sn2+与Ni2+的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1，Sn2+和Ni2+的摩尔浓度比为1:10～12:5，Sn2+和Ni2+的总摩尔浓度0.1～0.6moL/L，辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，糖精钠的质量体积浓度为0.1～5g/L；2)基体与处理将铜片依次经过除油、酸洗、抛光和活化步骤的预处理；3)复合电镀将经预处理的铜片作为阴极，阴极电流密度为0.3～5A/dm2，施镀温度30～60℃，时间10min，电镀过程中用磁力搅拌器以恒定速度对镀液进行搅拌，电镀完成后在去离子水中清洗试样，并冷风吹干，即得Sn‑Ni‑石墨烯/氟化石墨烯复合镀层。...

【技术特征摘要】
1.一种Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合镀层的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)配制电镀Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨复合镀层的电镀液先将天然石墨/氟化石墨与碳酸铵球磨60h，得到的石墨烯/氟化石墨烯制成水溶液；再将石墨烯/氟化石墨烯的水溶液与基础镀液混合后超声1h，调节溶液pH值为8～10，机械搅拌1h，得到镀层Sn-Ni-石墨烯复合镀液；其中，基础镀液为由焦磷酸盐、锡盐、镍盐、辅助络合剂、糖精钠配制成的电镀锡镍的基础镀液，该基础镀液中，P2O74-的摩尔浓度和Sn2+与Ni2+的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1，Sn2+和Ni2+的摩尔浓度比为1:10～12:5，Sn2+和Ni2+的总摩尔浓度0.1～0.6moL/L，辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，糖精钠的质量体积浓度为0.1～5g/L；2)基体与处理将铜片依次经过除油、酸洗、抛光和活化步骤的预处理；3)复合电镀将经预处理的铜片作为阴极，阴极电流密度为0.3～5A/dm2，施镀温度30～60℃，时间10min，电镀过程中用磁力搅拌器以恒定速度对镀液进行搅拌，电镀完成后在去离子水中清洗试样，并冷风吹干，即得Sn-Ni-石墨烯/氟化石墨烯复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：万传云，刘喜亚，马敏，叶俊勇，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31