[发明专利]一种碳纳米颗粒溶液的制备方法及其在镍涂层中的应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米颗粒溶液的制备方法及其在镍涂层中的应用。该制备方法配制电解液，所述电解液的溶质为0.15～0.25mol/L HNO₃，0.08～0.12mol/L(CH₂OH)₂，0.15～0.25g/L C₁₂H₂₅NaSO₄，溶剂为去离子水；电解得碳纳米颗粒溶液；将碳纳米颗粒溶液加入到镍镀液中，通过沉积即得镍‑碳纳米复合涂层。该镍‑碳纳米复合涂层的制备方法无害无毒，环保便捷，且复合涂层硬度、耐磨性能有非常明显的提高，且耐腐蚀性能有明显改善，大大提高了镍涂层的综合性能并扩大其在工业上的应用，具有良好的发展前景。

技术领域

本发明涉及镍涂层领域，具体涉及一种碳纳米颗粒溶液的制备方法及其在镍涂层中的应用。

背景技术

镍涂层具有较高的硬度、具有一定的耐腐蚀耐摩擦性能，并具有美丽的金属光泽，因此在机械零件、电子产品及日常金属制品领域具有非常广泛的应用。随着工业技术的进步及人们对高性能产品的需求，普通镍涂层越来越无法满足性能要求，其硬度、耐磨性、耐腐蚀性能需要进一步的提升。近年来，科研人员加大了对镍涂层性能提升的研究，纳米硬质颗粒与镍共沉积形成的复合镀层成为近年的研究热点，该种工艺能够提升镍涂层的性能，因此被众多科研人员广泛研究。

但是由于纳米颗粒具有小尺寸效应，表面效应，因此具有较高的表面能量，极易发生团聚，无法充分弥散在镀层中，加入的纳米颗粒在涂层基质中发生团聚后不但不能提升涂层的性能，反而导致涂层产生疏松多孔的结构，从而导致镍涂层性能的恶化。因此采用此种方法来提升镍涂层性能有比较大的局限性。

申请号2011104193404，名称为一种纳米层状结构的二硼化钛/镍涂层的制备方法，该方法以TiB₂陶瓷靶和金属Ni靶为原料，采用磁控溅射技术进行制备，所制备的TiB₂/Ni由金属Ni和TiB₂原位复合而成，具有多层金属Ni层与TiB₂陶瓷层相互叠加而成的纳米层状结构，其中每层的厚度为6-60nm，金属Ni含量为5-30at.％；金属Ni层与TiB₂陶瓷层的层数为20-100000层，每层金属Ni层的厚度为1-10nm，每层TiB₂层的厚度为5-50nm，具有较好的韧性，而且操作简单、制备周期短、重复性强、可用于大规模工业生产。该专利存在制备成本高、技术应用不够成熟、所制备的样品尺寸有较大局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米颗粒溶液的制备方法及其在镍涂层中的应用，该碳纳米颗粒加入电镀液中与镍共沉积后均匀地分布在镍中，具有较高的稳定性，不易发生团聚，产生“弥散强化效应”，使得涂层晶粒细化、组织致密，因此，本发明涂层的硬度高，耐磨和耐腐蚀性能强。

一种碳纳米颗粒溶液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，配制电解液，所述电解液的溶质为0.15～0.25mol/L HNO₃，0.08～0.12mol/L(CH₂OH)₂，0.15～0.25g/L C₁₂H₂₅NaSO₄，溶剂为去离子水；步骤2，取两块高纯石墨板，用去离子水清洗干净后，用带有铜棒的鳄鱼夹固定好，并平行且竖直固定在夹具上，再将夹具放入装有电解液的容器内，调节夹具高度，使石墨板浸入电解液内，再将装置放入超声波仪里面，固定后，将直流电源的正负极分别接到铜棒上，通电反应后，得碳纳米颗粒溶液。

作为改进的是，步骤2中高纯石墨板的规格为100*50*2mm。

作为改进的是，步骤2中超声波仪的震动频率为40KHz；通电的电流密度为6mA/cm²。

基于碳纳米颗粒溶液在制备镍涂层中的应用。