[发明专利]一种用于在铝基碳纳米管上电镀镍的镀液

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀镍液，具体涉及一种用于在铝基碳纳米管上电镀镍的镀液。

背景技术

金属铝为应用最广泛的有色金属。金属铝具有独特的性质，如金属密度小(仅为2.70g/cm³，是铜或铁的1/3)、质量轻，且具有很好的延展性能、化学性能稳定、可塑性强，无毒无污染以及良好的导热性能和导电性能等一系列优点，因此在国民经济发展中占有举足轻重的地位。但是铝材料也存在一些不足，如金属疲劳性差、弹性模量低和铝的熔点较低。现有技术中通常采用在铝液中加入增强相可以改善上述不足。在众多的掺杂相中，碳纳米管由于具有优异的电学、力学、热学和光学等性能，是理想的增强相，经碳纳米管增强的铝基复合材料具有比强度、比模量高、尺寸稳定性好等优异性能。但是，碳纳米管与铝液的润湿性较差，已有的研究表明，通过在碳纳米管上镀镍可以有效改善它们之间的润湿性。目前，在碳纳米管上镀镍主要有化学镀法和电镀法，这些方法在制备工艺上有差别，各有优缺点。Susumu Arai等人通过电镀的方法在碳纳米管表面进行镀镍，用铜板做阴极，镍板做阳极制作电解池；电解液组成为1mol/L的NiSO4·6H2O、0.2mol/L的NiCl2·6H2O、0.5mol/L的H3BO3、2×10-5mol/L的PA5000,在5A/dm2的电流密度下施镀。电镀完成后，使用丙酮溶液超声振荡将阴极表面的沉积物分离出来即可。SEM结果表明，阴极表面的沉积物随着库仑量的增加明显增加，并且随着库仑量的增加，沉积镍的形态发生变化，因此可以通过调节库仑量控制镀层的形态。另外，还发现镍在碳纳米管上的沉积具有选择性，因此研究了电镀镍的机理。由于碳纳米管轴向导电性更强，所以帽端处比表面上更容易使Ni²⁺还原得到镍；表面上有缺陷的地方，比表面其他地方更容易还原Ni²⁺，所以就出现了镍离子的选择性沉积(Tatiana Brzozowska,Janusz Zielinski,Jacek Machnikowski.Effect of polymeric additives to coal tar pitch on carbonizationbehaviour and optical texture of resultant cokes[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,1998,48:45-58)。公开号为CNIO1255591的发明专利公开了一种用电沉积法在碳纳米管薄膜上电沉积金属镍纳米颗粒，在金属箔表面制备具有良好催化、耐蚀性能的碳纳米管/纳米镍复合薄膜材料的方法。该方法中采用的电沉积液为NiSO₄.6H₂O 250～300g/L、NiC1₂.H₂O 35～40g/L和H₃BO₃40～45g/L。该发明制得的复合材料中纳米金属镍颗粒均匀分布在碳纳米管上，纳米金属镍颗粒的粒径为10～30nm，颗粒粒度跨度较大；另外该方案所配置的电镀液仅适用于采用恒电位仪进行电镀，且需要以铂昂贵的金属为对电极，而需要控制两极板间的距离。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于在铝基碳纳米管上电镀镍的镀液。采用本发明所述电镀液对铝基碳纳米管进行电镀镍，可以获得在碳纳米管上均匀包覆有更为细小的纳米镍颗粒的复合材料。

本发明所述的用于在铝基碳纳米管上电镀镍的镀液，每升镀液中含有以下用量的组分：

镍盐100～390g、硼酸30～40g、表面活性剂0.1～0.3g、晶粒细化剂0.1～0.4g、络合剂0～50g。

优先地，每升镀液中各组分的含量为：

镍盐130～310g、硼酸35～40g、表面活性剂0.1～0.2g、晶粒细化剂0.2～0.3g、络合剂10～50g。

上述技术方案中，所述的镍盐可以是选自六水合硫酸镍、六水合氯化镍和氨基磺酸镍中的一种或任意两种以上的组合；当镍盐的选择为其中任意两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。