一种复合多层纳米Ni‑WC/PTFE‑CNTs电刷镀层制备方法，解决了纳米WC/PTFE镀层和CNTs镀层间的结合以及不同镀层综合性能相互结合的问题。本发明专利技术的复合多层纳米镍基电刷镀层，包括Ni基底层，中间层纳米Ni‑WC/PTFE复合镀层和工作层Ni‑CNTs镀层。本发明专利技术的复合多层镀层是一种具有三种不同性能镀层协同作用的纳米层状复合镀层，其耐摩擦磨损和减摩性能相较于纳米WC/PTFE镀层和CNTs镀层单一镀层得到了极大的提升。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于纳米电刷镀技术而制备的复合多层镀层尤其是纳米Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层制备方法。
技术介绍
进入21世纪，保护地球环境、构建循环经济、保持社会经济可持续发展已成为世界各国共同关心的话题。目前大力提倡的循环经济模式是追求更大经济效益、更少资源消耗、更低环境污染和更多劳动就业的一种先进经济模式。2010年10月文件《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》在节能环保产业中将“提高资源综合利用水平和再制造产业化水平，加快建立以先进技术为支撑的废旧商品回收利用体系。”列为国家加快培育和发展战略性新兴产业重要内容之一。表面工程技术是再制造工程的关键支撑技术之一。表面涂层工艺是一种重要的制造技术，将材料的功能特性与表面技术结合起来，可获得具有功能性质广泛变化的表面涂层，对于发展新型制造技术和减少材料消耗，以及提高工程零部件表面性能具有重要意义。合金镀层、 复合镀层和纳米技术在功能涂层中具有广泛的应用，且具有许多优异性能的功能涂层正在开辟新的领域，可用于汽车与机械制造、电子电器和化工等行业，功能涂层开发与应用的前景非常广阔。纳米复合镀层的研究早已见诸报告，部分已投入到实际应用当中。电刷镀Ni-PTFE纳米复合镀层研究表明，PTFE可以降低复合镀层的硬度、表面粗糙度和摩擦系数。采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备的含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层，耐磨性比镍镀层提高几倍。弥散分布的纳米颗粒对镀层有硬质强化效应，能阻碍位错滑移，抑制复合镀层接触面塑性变形，从而阻止疲劳裂纹的萌生和扩展。近年来，碳纳米管（CNTs）、富勒烯和石墨烯的发现和报道使纳米碳材料受到各界广泛地重视。新型碳材料可以显著提高复合材料的机械性能和导热性能。碳纳米管聚合物复合材料是首个得到工业应用的纳米碳复合材料，碳纳米管增强的塑料耐腐蚀，导电性好，可应用于汽车零部件及其涂料，如燃料输送管、橡胶轮胎、电脑主板等。碳纳米管改性含氟塑料制造的燃油连接器O形圈的耐油汽渗入性是普通产品的3-5。北美70%的汽车已经应用了碳纳米管强化尼龙生产的燃油柔性管。纳米复合电刷镀层的制造工艺是电刷镀再制造工艺中重要的一环，其中通过纳米材料降低镍镀层的平均晶粒尺寸和提高镀层的致密度来改善镍镀层的硬度和耐磨性，其镀层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的研究与应用亦是新型复合材料研究领域中比较前沿的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据实际需要提供一种复合多层纳米Ni-WC/PTFE-CNTs电刷镀层制备方法;本专利技术的复合多层镀层是一种具有三种不同性能镀层协同作用的纳米层状复合镀层，其耐摩擦磨损和减摩性能相较于纳米WC/PTFE镀层和CNTs镀层单一镀层得到了极大的提升。本专利技术专利是通过以下技术方案实现的：以纳米电刷镀技术制备纳米Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层，其特征是以Ni作为底层，中间层为纳米Ni-WC/PTFE复合镀层，工作层为Ni-CNTs镀层。制备出兼备Ni镀层、纳米Ni-WC/PTFE镀层、Ni-CNTs镀层优点的复合镀层，摩擦系数很低，约为0.18，耐磨性极好。本专利技术的关键是选择硬质材料WC和摩擦系数较低的聚合物PTFE制备而成的纳米Ni-WC/PTFE复合镀层作为中间连接层；以具有优异的自润滑性能、力学性能和物理化学性能的Ni-CNTs镀层为工作层；分别选用十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠分散纳米WC/PTFFE溶液和CNTs溶液；在CNTs溶液中加入适量的Mg（NO3）2·6H2O作为表面修饰剂，使溶液中的CNTs带有正电荷，以便在电镀过程能随电流更好地进行电沉积，增加CNTs的沉积率。一种复合多层纳米Ni-WC/PTFE-CNTs电刷镀层的制备方法,包括:所述复合层为Ni基底层、中间层即纳米Ni-WC/PTFE镀层和工作层即Ni-CNTs镀层;所述制备方法包括以下工艺步骤:（1）基体表面有机溶剂擦洗处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）特殊镍液打底；（6）WC/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层；（7）2号活化液活化；（8）CNTs电刷镀液进行电刷镀复合镀层;(9)性能测试;所述中间层的Ni-WC/PTFE电刷镀液制备方法：电刷镀液的原材料配方为：快速镍溶液（主要成分250g/L硫酸镍），1.5g/L WC溶液（平均粒子直径100nm），7g/L PTFE溶液（平均粒子直径160nm），0.2g/L十二烷基三甲基溴化铵；按相应浓度向快速镍溶液中加入WC、PTFE和十二烷基三甲基溴化铵，超声波搅拌30min；所述工作层的CNTs电刷镀液制备方法：电刷镀液的原材料配方为:快速镍溶液（主要成分250g/L硫酸镍），1.5 g/L CNTs溶液（其平均直径60-100nm），0.2g/L十二烷基苯磺酸钠，0.2g/L Mg(NO3)2·6H2O;将碳纳米管放入混酸中回流1h，并采用超声波震荡，真空烘干，然后与0.2g/L十二烷基苯磺酸钠和0.2g/L Mg（NO3)2·6H2O加入到快速镍溶液中，超声波搅拌30min，获得备用镀液；其中混酸为浓硫酸和浓硝酸按照体积比为3：1混合后的酸;所述CNTs为多壁碳纳米管；所述1号电净液除油时极性正接，工作电压8V，镀笔相对运动速度为60mm/s-100mm/s，时间60s；所述2号活化液活化时极性反接，工作电压7V，镀笔相对运动速度为100mm/s-130mm/s，时间90s；所述3号活化液活化时极性反接，工作电压8V，相对运动速度为100mm/s-130mm/s，时间90s；所述特殊镍液打底时极性正接，工作电压7V，相对运动速度为60mm/s-100mm/s，电量15Amin；所述刷镀Ni-WC/PTFE镀层时极性正接，工作电压7V，相对运动速度为60mm/s-100mm/s，电量30Amin；所述刷镀Ni-CNTs镀层时极性正接，工作电压7V，相对运动速度为60mm/s-100mm/s，电量30Amin；所述性能测试方法为：采用球盘式摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下进行摩擦磨损实验；转动盘转速为250r/min，磨球材料为GCr15，半径为22mm，加载载荷为4N，磨损时间为5min；磨损后采用无水乙醇进行清洗，干燥，然后采用电子分析天平测量镀层的磨损量；然后采用显微镜观察磨痕形貌、测试磨痕宽度；采用扫描电子显微镜（SEM）观察分析纳米复合镀层的表面形貌、组织结构。本专利技术制备的镀层，根据球盘式摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下进行的摩擦磨损实验结果显示，其摩擦系数约为0.18，磨损量为0.6mg。相较于摩擦系数为0.53的单一镍基镀层、摩擦系数为0.5单一镍基纳米WC/PTFE镀层和摩擦系数为0.24的单一碳纳米管镀层，其摩擦系数得到了大大的提升；其磨损量远远低于磨损量为6.2mg的单一镍基镀层、磨损量为55mg的单一镍基纳米WC/PTFE镀层，较低于磨损量为0.7mg的单一碳纳米管镀层。本专利技术的有益效果:本专利技术为纳米Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层，属于纳米复合材料。通过纳米电刷镀技术使本产品具有三种不同性能镀层协同作用的纳米层状复合镀层，以获本文档来自技高网...
【技术保护点】
复合多层纳米Ni‑WC/PTFE‑CNTs电刷镀层制备方法,其特征在于:所述复合层为Ni基底层、中间层即纳米Ni‑WC/PTFE复合镀层和工作层即Ni‑CNTs复合镀层;所述制备方法包括以下工艺步骤:（1）基体表面有机溶剂擦洗处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）特殊镍液打底；（6）WC/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层；（7）2号活化液活化；（8）CNTs电刷镀液进行电刷镀复合镀层。
【技术特征摘要】
1.复合多层纳米Ni-WC/PTFE-CNTs电刷镀层制备方法,其特征在于:所述复合层为Ni基底层、中间层即纳米Ni-WC/PTFE复合镀层和工作层即Ni-CNTs复合镀层;所述制备方法包括以下工艺步骤:（1）基体表面有机溶剂擦洗处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）特殊镍液打底；（6）WC/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层；（7）2号活化液活化；（8）CNTs电刷镀液进行电刷镀复合镀层。2.根据权利要求1所述的复合多层纳米Ni-WC/PTFE-CNTs电刷镀层制备方法,其特征在于:所述中间层的Ni-WC/PTFE电刷镀液制备方法：电刷镀液的原材料配方为：含250g/L硫酸镍的镍溶液，1.5g/L WC溶液,其平均粒子直径100nm，7g/L PTFE溶液,其平均粒子直径160nm，0.2g/L十二烷基三甲基溴化铵；按相应浓度向快速镍溶液中加入WC、PTFE和十二烷基三甲基溴化铵，超声波搅拌30min；所述工作层的Ni-CNTs电刷镀液制备方法：电刷镀液的原材料配方为: 含250g/L硫酸镍的镍溶液，1.5 g/L CNTs溶液,其平均直径60-100nm，0.2g/L十二烷基苯磺酸钠，0.2g/L Mg(NO3)2·6H2O;将CNTs放入混酸中回流1h，并采用超声波震荡，真空烘干，然后与0.2g/L十二烷基苯磺酸钠和0.2g/L Mg（NO3)2·6H2O加入到快速镍溶液中，超声波搅拌30min，获得备用镀液；其中混酸为浓硫酸和浓硝酸按照体积比3：1混合后的酸。3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小兵，刘燚栋，童贤靓，杨仁贤，万齐法，梅路遥，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。