一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，涉及复合材料技术领域。主要是以电镀铜层为基体材料，在铜层表面电沉积镍层，碳纳米管/石墨烯作为增强相进行掺杂。利用本发明专利技术制备的碳纳米管/石墨烯铜镍层状复合材料，硬度高达576.6HV，摩擦系数0.23，具有优异的耐腐蚀性能。适合于具有耐腐蚀程度高、耐磨损的工况环境。可应用于船舶、汽车和电子产品等领域。等领域。等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法。

技术介绍

[0002]电触头是断路器、继电器、接触器、隔离开关等开关元件中负责接通、分断电路的部件，电触头材料需要有良好的导电导热性、耐机械磨损性、抗电弧腐蚀性、抗熔焊性等综合性能。电镀铜层具有良好的导电性、导热性而被广泛应用，是电触头材料首选对象，但是低强度、低耐摩擦和低的耐腐蚀性能限制了电镀铜的工作寿命。
[0003]中国专利CN111394759A公开了一种利用超声和双向脉冲电流增加电镀铜硬度的制备方法，但是硬度只有247HV。
[0004]中国专利CN106917077A公开了一种无电镀铜镀液及增加铜镀层硬度的无电镀铜方法，所制备铜层硬度在158
‑
209HV。
[0005]中国专利CN104846418A公开了一种基于双脉冲电沉积的石墨烯/镍基复合镀层的制备方法，所制备的复合镀层的硬度在500HV，其专利技术人认为制备出的复合镀层具有良好的耐磨性，但没有公开复合镀层的摩擦系数和磨损量。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，以解决现有电镀铜层复合材料硬度不高、耐磨性等问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0008]一种铜镍层状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)配制硫酸铜电镀液，室温条件下，在钛板上电沉积铜层；
[0010]2)配制碳纳米管/石墨烯镍镀液；
[0011]3)室温条件下，在铜层表面电沉积含有碳纳米管/石墨烯的镍层。
[0012]进一步地，步骤1)中，所述硫酸铜电镀液的配制：按照200g/LCuSO4、60g/L浓H2SO4的用量称取原料，加入去离子水，混合。
[0013]进一步地，步骤1)中，所述电沉积参数为：电流334mA，电流密度2A/dm2，电压0.06V，时间7h。
[0014]进一步地，步骤2)中，所述碳纳米管/石墨烯镍镀液的配制：按照80g/LNiSO4·
6H2O、80g/LNiCl2·
6H2O、40g/L硼酸、1g/L糖精、0.4g/L活化剂、0.08g/L润滑剂、1g/L碳纳米管和0.4g/L石墨烯的用量称取原料，加入去离子水300mL，超声分散。
[0015]进一步地，所述活化剂为聚乙二醇；所述润滑剂为C2H6O2；所述碳纳米管直径为30
‑
80nm，长度小于10μm；所述石墨烯厚度为0.55
‑
3.74nm，尺寸为0.5
‑
3μm。
[0016]进一步地，步骤3)中，所述电沉积参数为：电流560mA，电流密度3A/dm2，电压2.8V，时间5h。
[0017]本专利技术还提供一种利用上述制备方法制备得到的碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料，所述碳纳米管/石墨烯铜镍层状复合材料中，铜层厚度为200μm，镍层厚度为100μm。
[0018]本专利技术还提供一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状复合材料在船舶、汽车和电子产品领域中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020](1)电镀铜层具有优异的塑性和延展性，但强度低；镍层具有较好的硬度和强度，但属于硬脆相，结合两种材料的优点，制备出高硬度、高强度、耐磨性和耐腐蚀性能好的层状复合材料。
[0021](2)本专利技术在镍的电镀液中掺杂碳纳米管和石墨，使镍层表面更加致密光滑，在电镀液中一维的碳纳米管和二维石墨由于π
‑
π键结合，形成“蝴蝶形”的结合状态，这种形态，在电镀液中更容易附着镍离子，在电沉积过程碳纳米管和石墨烯更加分散在电镀液中，和镍离子均匀沉积在铜层表面。
[0022](3)本专利技术所制备碳纳米管/石墨烯铜镍层状复合材料，硬度高达576.6HV，摩擦系数0.23，具有优异的耐腐蚀性能。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例3制备的铜镍层状复合材料的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例1制备的铜镍层状复合材料的金相图；
[0026]图3为本专利技术实施例2制备的铜镍层状复合材料的金相图；
[0027]图4为本专利技术实施例3制备的铜镍层状复合材料的金相图；
[0028]图5为本专利技术实施例1
‑
3制备的材料的硬度性能图；
[0029]图6为本专利技术实施例1
‑
3制备的材料的摩擦系数性能图。
具体实施方式
[0030]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0031]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0032]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的
文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0033]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
[0034]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0035]本专利技术中所述的“室温”如无特别说明，均按25℃计。
[0036]本专利技术所用原料购买自阿拉丁，浓硫酸的浓度为98％。试剂均为分析纯，镀液采用去离子配制。
[0037]电镀铜层具有良好的导电性、导热性被广泛应用，是电触头材料首选对象，但是低强度、低耐摩擦和低的耐腐蚀性能限制了电镀铜的工作寿命。镍具有良好的耐腐蚀性、高硬度和耐磨损性能，但是电镀镍层的脆性较大，为了改善两种材料的性能，结合两种材料的优点，本专利技术通过在电镀铜层表面电镀一层镍，可以很好地改善铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配制硫酸铜电镀液，在钛板上电沉积铜层；2)配制碳纳米管/石墨烯镍镀液；3)在铜层表面电沉积含有碳纳米管/石墨烯的镍层。2.根据权利要求1所述的铜镍层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述硫酸铜电镀液是由CuSO4和H2SO4按照浓度比10:3的比例混合配制而成。3.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述电沉积参数为：电流334mA，电流密度2A/dm2，电压0.06V，时间7h。4.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述碳纳米管/石墨烯镍镀液的原料包括：NiSO4·
6H2O、NiCl2·
6H2O、硼酸、糖精、活化剂、润滑剂、碳纳米管和石墨烯。5.根据权利要求4所述的碳纳米管/石墨烯铜镍层状材料的制备方法，其特征在于，所述NiSO4·
6H2O、NiCl2·
6H2O、硼酸、糖精、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘意春，吴上桥，陈俊，董书博，王光明，李凤仙，陶静梅，李才巨，易健宏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：