一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层，其制备方法包括以下步骤：(1)将聚乙烯亚胺和硫酸钠加入去离子水中混匀，再加入MWCNTs，200r/min搅拌1h，抽滤、去离子水、60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs，依次加入去离子水中混匀，得电镀液；(3)将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中进行活化后在电镀液中电镀；(4)电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数：温度70℃，电流密度5A/dm3，占空比0.8，沉积时间1h。该复合镀层分散性好、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合镀层及其制备工艺
，具体涉及一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法。
技术介绍
复合电镀是采用电化学方法使金属(或合金)与固体微粒(或纤维)共沉积，从而获得复合镀层。但即使在同种镀液体系中，不同的分散粒子由于表面结构和电荷性质不同，它们在基质金属内的沉积量有很大差别，即有些粒子在某种镀液中较容易沉淀，而有些粒子的沉积量很少或几乎不沉积，因而分散粒子的表面修饰对于复合镀层的成功制备十分关键。现有的制备高含MWCNTs(多壁碳纳米管)-镍-钨的复合镀层，通常采用以下几种方法：(1)直接将MWCNTs添加到镀液中进行共沉积；(2)在镀液中添加一些表面活性剂来提高MWCNTs在镀液中的分散性，如添加十六烷基季铵盐、十二烷基硫酸钠、曲拉通X-100等表面活性剂；(3)对MWCNTs进行改性来提高在镀液中的分散性，如酸化碳纳米管。但MWCNTs比表面积较大，在镀液中很容易发生团聚，加入表面活性剂后，降低了界面张力，但对MWCNTs分散性作用的改善有限，而且在电镀温度下，有些表面活性剂失去提高分散性的作用，表现极其不稳定性。经过酸化的MWCNTs，表面具有一些极性基团，这些极性基团与镀液中的水分子形成氢键，对MWCNTs的分散性有所改善，但在长时间的电镀过程中，这种改善在电镀后期还是会发生团聚，不具有持久性。
技术实现思路
本专利技术针对上述不足之处而提供的一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法，采用适当的工艺条件对MWCNTs改性，提高其在镀液中的分散性，而且在电镀温度下仍保持这种良好的分散性，获得良好分散的MWCNTs的镀液，进行电镀实现镀层中高含碳纳米管。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，包括以下步骤：(1)MWCNTs的改性将PEI(聚乙烯亚胺)和硫酸钠加入去离子水中混匀，然后再加入MWCNTs，在200r/min的转速下搅拌1h，抽滤、去离子水洗涤后，60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)电镀液的配制称取Na3Cit(柠檬酸三钠)、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs，依次加入去离子水中，每加入一种物质前，应保证前一种物质已经完全溶解；(3)对镀件的前期处理用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中进行活化5-15s，活化后立即放入电镀液中进行电镀；(4)脉冲电沉积电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数：温度70℃，电流密度5A/dm3，占空比0.8，沉积时间1h。进一步地，步骤(1)中聚乙烯亚胺与MWCNTs的质量比为0.8～1:1，硫酸钠与MWCNTs的质量比为5～5.5:1。进一步地，步骤(2)中柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs的浓度分别为140-155g/L、25-30g/L、13-18g/L、42-52g/L、14-18g/L、0.08-0.12g/L。本专利技术提供的一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法，具有以下几种有益效果：(1)对MWCNTs进行PEI改性，可以提高其在镀液中的分散性，而且在电镀温度下仍保持这种良好的分散性。(2)以较少量的MWCNTs，可制备出高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层，可降低成本。具体实施方式实施例1一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，包括以下步骤：(1)MWCNTs的改性将0.5gPEI(聚乙烯亚胺)和2.6g硫酸钠加入100mL去离子水中混匀，然后再加入0.5gMWCNTs，在200r/min的转速下搅拌1h，抽滤、去离子水洗涤后，60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)电镀液的配制称取Na3Cit(柠檬酸三钠)14.7g、NH4Cl2.67g、NaBr1.5g、Na2WO4·2H2O4.6g、NiSO4·6H2O1.6g、改性后的MWCNTs0.01g，依次加入100mL去离子水中，每加入一种物质前，应保证前一种物质已经完全溶解；(3)对镀件的前期处理用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中进行活化10s，活化后立即放入电镀液中进行电镀；(4)脉冲电沉积电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数：温度70℃，电流密度5A/dm3，占空比0.8，沉积时间1h。对未经过PEI改性(未改性)和经过PEI改性(改性)的MWCNTs-镍-钨的复合镀层进行EDS表征，两种镀层中的C、O、Ni、W含量不同，结果见表1，同时对两种镀层的显微硬度进行测试，显微硬度的测试是在施加重量为300g金属镍，加载时间为10-15s的情况下测试5次取其平均值，测试结果见表2。表1不同镀层中的元素含量含量(wt％)CONiW未改性8.181.4148.8341.59改性16.661.4944.1237.72表2不同镀层的显微硬度由表1和表2可知，经过PEI改性的MWCNTs-镍-钨的复合镀层中MWCNTs的含量明显得到了提高，显微硬度与未经过PEI改性的MWCNTs-镍-钨的复合镀层相比，也明显增加，这是由于MWCNTs的含量较高有助于增强了纳米材料对镀层的弥散强化作用，从而改善镀层的显微硬度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高含MWCNTs‑镍‑钨的复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)MWCNTs的改性将聚乙烯亚胺和硫酸钠加入去离子水中混匀，然后再加入MWCNTs，200r/min搅拌1h，抽滤、去离子水洗涤后，60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)电镀液的配制称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs，依次加入去离子水中，混匀；(3)对镀件的前期处理用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中进行活化5‑15s，再放入电镀液中进行电镀；(4)脉冲电沉积电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数：温度70℃，电流密度5A/dm3，占空比0.8，沉积时间1h。

【技术特征摘要】
1.一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以
下步骤：
(1)MWCNTs的改性
将聚乙烯亚胺和硫酸钠加入去离子水中混匀，然后再加入MWCNTs，
200r/min搅拌1h，抽滤、去离子水洗涤后，60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；
(2)电镀液的配制
称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的
MWCNTs，依次加入去离子水中，混匀；
(3)对镀件的前期处理
用400、800、1200目的砂纸依次打磨基材45#碳钢，将打磨抛光的钢片放
入1mol/L的硫酸中进行活化5-15s，再放入电镀液中进行电镀；
(4)脉冲电沉积
电镀过程采用脉冲电沉积法，沉积参数：温度70℃，电流密度5...

【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，杨强斌，范毅，徐伟，李函，曾广勇，张磊，詹迎青，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51