[发明专利]一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合镀层及其制备工艺技术领域，具体涉及一种高含MWCNTs- 镍-钨的复合镀层及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明提供的一种高含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