一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，其特征在于：将浓度为1~8g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到含金盐和配位剂的水溶液中，混合均匀后调pH值至12.5~14.0，即得复合镀液；然后将金属偶直接浸入20~40℃的所述复合镀液中施镀12~55分钟，经清洗、吹干即可在铜表面得到金石墨烯复合镀层。本发明专利技术方法简单、成本低，无还原剂和外接电源，所得的金石墨烯复合镀层能够在不降低金镀层导电性的前提下显著提高其耐磨性和耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法
本专利技术涉及金属表面处理
，尤其涉及一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法。
技术介绍
充电接口是移动电话的一个重要部件，其主要功能包括为移动电话电池充电、传输数据、耳机接口等。因具有优良的导电性、导热性和延展性等，铜成为充电接口主要应用的材料之一。但在湿度较高、温度较大的环境下，铜易发生腐蚀，导致充电接口与充电线接头接触不良，进而严重影响手机充电效率，甚至导致不能充电等。对充电接口铜材进行表面防护，能够有效防止充电接口铜材腐蚀失效。因电阻小、稳定性好等优点，金镀层成为充电接口铜材表面常用的防护镀层之一。但是，由于频繁的插拔操作，尤其是带电条件下中的插拔操作，导致金镀层易发生磨损，使充电线接头直接与铜基底接触，充电接口表面电阻增大，导致充电效率明显降低。在更严重的情况下，没有金镀层的保护，铜基底会发生氧化腐蚀等，进而使充电接口表面接触电阻进一步增大，充电效率显著降低。虽然Al2O3、SiC、MoS2、PTFE等纳米粒子作为增强相成为提高镀层耐磨性的一种有效方法，但将上述材料引入金镀层将降低镀层的导电性。作为一种二维碳材料，石墨烯具有优良的力学、电学和热学性能等。近年来，将石墨烯作为增强相引入镍、钴、银等镀层，发现可显著改善镀层的耐磨性。但目前，石墨烯复合金属镀层的液相沉积通常采用电镀和化学还原镀技术，利用电源或次磷酸钠等还原剂提供的电子将金属离子还原为金属原子并沉积在基底表面，在此过程中，电镀液或化学还原镀液中的石墨烯或氧化石墨烯随机进入金属镀层，获得石墨烯金属复合镀层。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种方法简单、无还原剂、无外接电源的铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法。为解决上述问题，本专利技术所述的一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，其特征在于：将浓度为1~8g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到含金盐和配位剂的水溶液中，混合均匀后调pH值至12.5~14.0，即得复合镀液；然后将金属偶直接浸入20~40℃的所述复合镀液中施镀12~55分钟，经清洗、吹干即可在铜表面得到金石墨烯复合镀层；所述复合镀液的组分含量为：金盐2~10g/L、配位剂35~135g/L和氧化石墨烯0.5~4g/L。所述金盐是指氯化金、亚硫酸金钠、柠檬酸金钾中的一种或多种。所述配位剂是指15~75g铵盐和20~60g亚硫酸盐混合而成的复合物。所述调pH值的溶液是指浓度为30g/L或浓度为40g/L的氢氧化钠溶液。所述金属偶是指将清洗过的铜试样与铝丝接触而形成。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、与化学还原镀不同，本专利技术所使用的复合镀液不含还原剂，因此可有效避免金离子在镀液中被还原剂还原析出，提高了镀液稳定性和存储时间，同时降低了镀液成本。2、与电镀不同，本专利技术所使用的制备方法不需要外接电源，而是通过将铜基底与铝丝接触形成金属偶，在碱性镀液中形成原电池，为复合镀液中的金离子和氧化石墨烯提供电子，不但操作方法简单，而且能耗低。3、本专利技术能够将兼具优异导电性、润滑性和阻隔性的石墨烯引入金镀层。金石墨烯复合镀层的拉曼光谱结果显示了典型的还原氧化石墨烯的峰，证实了复合镀层中石墨烯的引入。扫描电镜结果表明铜表面的金石墨烯复合镀层晶粒细小、结构致密，如图1所示。而摩损和腐蚀试验结果表明铜表面的金石墨烯复合镀层具有更低的磨损率和腐蚀电流密度，因此采用本专利技术方法将石墨烯引入金镀层能够在不降低金镀层导电性的前提下显著提高其耐磨性和耐蚀性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本专利技术中纯铜片表面制备的金石墨烯复合镀层的扫描电镜照片。图2为本专利技术实施例1中纯铜片表面制备的纯金镀层和金石墨烯复合镀层的磨损量图。图3为本专利技术实施例1中纯铜片表面制备的纯金镀层和金石墨烯复合镀层的动电位极化曲线图。具体实施方式实施例1一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，是指：将0.4g氯化金、2.5g氯化铵和2g亚硫酸钠溶解到50mL去离子水中。在搅拌条件下，将50mL浓度为4g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到上述溶液中，得到组分含量为：氯化金4g/L、氯化铵25g/L、亚硫酸钠20g/L和氧化石墨烯2g/L的复合镀液。在搅拌条件下，利用40g/L的氢氧化钠溶液将复合镀液的pH值调节为13.0。然后将铝丝缠绕在清洗过的纯铜片的一端，然后直接浸入30℃的复合镀液中施镀45分钟。施镀后，试样经去离子水彻底清洗，冷风吹干即可在铜表面得到金石墨烯复合镀层。图2和图3分别为金石墨烯复合镀层和相同条件下制备的纯金镀层的磨损量图和动电位极化曲线图。可以发现，金石墨烯复合镀层的磨损量和腐蚀电流密度分别降低了73.6%和65.7%。较纯金镀层，金石墨烯复合镀层的接触电阻未发现显著变化，这表明石墨烯的引入能够在不影响纯金镀层导电性的前提下显著提高其耐磨性和耐蚀性。实施例2一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，是指：将0.8g氯化金、0.8g亚硫酸金钠、14g氯化铵和10g亚硫酸钠溶解到100mL去离子水中。在搅拌条件下，将100mL浓度为6g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到上述溶液中，得到组分含量为：氯化金4g/L、亚硫酸金钠4g/L、氯化铵70g/L、亚硫酸钠50g/L和氧化石墨烯3g/L的复合镀液。在搅拌条件下，利用30g/L的氢氧化钠溶液将复合镀液的pH值调节为13.5。然后将铝丝缠绕在清洗过的紫铜片的一端，然后直接浸入30℃的复合镀液中施镀25分钟。施镀后，试样经去离子水彻底清洗，冷风吹干即可在紫铜片表面得到金石墨烯复合镀层。所得的金石墨烯复合镀层与相同条件下制备的纯金镀层相比，金石墨烯复合镀层的接触电阻未发现显著变化，但其磨损量和腐蚀电流密度分别降低了78.4%和70.1%。实施例3一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，是指：将4g亚硫酸金钠、6g柠檬酸金钾、75g氯化铵和60g亚硫酸钠溶解到500mL去离子水中。在搅拌条件下，将500mL浓度为8g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到上述溶液中，得到组分含量为：亚硫酸金钠4g/L、柠檬酸金钾6g/L、氯化铵75g/L、亚硫酸钠60g/L和氧化石墨烯4g/L的复合镀液。在搅拌条件下，利用40g/L的氢氧化钠溶液将复合镀液的pH值调节为14.0。然后将铝丝缠绕在清洗过的纯铜片的一端，然后直接浸入20℃的复合镀液中施镀12分钟。施镀后，试样经去离子水彻底清洗，冷风吹干即可在纯铜片表面得到金石墨烯复合镀层。所得的金石墨烯复合镀层与相同条件下制备的纯金镀层相比，金石墨烯复合镀层的接触电阻未发现显著变化，但其磨损量和腐蚀电流密度分别降低了82.3%和73.8%。实施例4一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，是指：将0.4g氯化金、0.4g柠檬酸金钾、6g氯化铵和8g亚硫酸钠溶解到200mL去离子水中。在搅拌条件下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，其特征在于：将浓度为1~8g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到含金盐和配位剂的水溶液中，混合均匀后调pH值至12.5~14.0，即得复合镀液；然后将金属偶直接浸入20~40℃的所述复合镀液中施镀12~55分钟，经清洗、吹干即可在铜表面得到金石墨烯复合镀层；所述复合镀液的组分含量为：金盐2~10g/L、配位剂35~135g/L和氧化石墨烯0.5~4g/L。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，其特征在于：将浓度为1~8g/L的氧化石墨烯分散液缓慢加入到含金盐和配位剂的水溶液中，混合均匀后调pH值至12.5~14.0，即得复合镀液；然后将金属偶直接浸入20~40℃的所述复合镀液中施镀12~55分钟，经清洗、吹干即可在铜表面得到金石墨烯复合镀层；所述复合镀液的组分含量为：金盐2~10g/L、配位剂35~135g/L和氧化石墨烯0.5~4g/L。


2.如权利要求1所述的一种铜表面金石墨烯复合镀层的制备方法，其特征在于：所述金盐是指氯化金、亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊彦，张兴凯，张斌，高凯雄，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62