一种用于电镀液中纳米微粒的分散方法

摘要

一种用于电镀液中纳米微粒的分散方法，该分散方法的步骤为：将阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂摩尔比为10∶1～30∶1混合物放入水中，加热煮沸15分钟；冷却至40～50℃后，加入纳米微粒，搅拌24小时，即得纳米微粒的分散液；每分散1g纳米微粒，需要水50～200mL、表面活性剂混合物0.0167～0.0250g。该方法实现了在电镀液中单种和多种纳米微粒混合物的稳定分散，因而可以使复合镀层表现出多种功能。选用的表面活性剂不仅可保证纳米微粒稳定分散，而且不影响镀层的附着力和机械性能，纳米微粒在镀液中的用量少。

说明书

技术领域

本发明属于复合电镀技术领域。

背景技术

复合镀又称分散镀、弥散镀，是用电沉积或化学镀的方法使金属与微粒共沉积获得镀层的工艺过程。复合镀层是由基质金属与分散微粒组成的多相复合材料，依据分散微粒的不同可以赋予复合镀层高硬度、耐磨、自润滑、耐腐蚀及其它特殊功能，因此受到人们的重视，尤其随纳米微粒制备技术的发展，纳米微粒复合电镀技术也日益受到关注。但纳米微粒由于其自身比表面积大，表面能高，使得纳米微粒在电镀分散液中容易团聚长大，同时进入镀层的纳米微粒也会发生团聚而使镀层组成不均匀。解决纳米微粒在镀液中稳定分散的主要方法是对纳米微粒进行表面改性。CN 1552952A“一种提高金属表面耐高温和耐磨损的电沉积复合电镀方法”在瓦特型镍电镀液中使用糖精、1，4-丁炔二醇对Al₂O₃、WC、SiC等纳米微粒进行分散，纳米微粒用量大，分散效果差，即使在超声波振荡搅拌情况下也会产生大量纳米微粒的团聚沉淀。CN 1414144A“一种纳米复合电镀浆料及其制备和电镀方法”先将Al₂O₃用金属氧化物进行表面包覆，再加入季铵盐、络合剂进行分散悬浮，这种分散悬浮方法由于纳米微粒表面包覆大量其它金属氧化物而影响复合镀层的机械性能，并且在酸性电镀液中纳米微粒表面的金属氧化物会溶解而失去保护作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，降低纳米复合电镀电镀液中纳米微粒的团聚沉积，本发明提供一种纳米微粒的稳定分散方法。

本发明分散方法的步骤为：

步骤1，将阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂摩尔比为10∶1～30∶1混合物放入水中，加热煮沸15分钟；

步骤2，冷却至40～50℃后，加入纳米微粒，搅拌24小时，即得纳米微粒的分散液；

每分散1g纳米微粒，需要水50～200mL、表面活性剂混合物0.0167～0.0250g。

上述所说纳米微粒是粒径小于100nm的Al₂O₃或者SiC或者WC，或者是它们中两种或三种的混合物。

上述所说的阳离子表面活性剂为6-18碳链的季铵盐或弱酸性条件下可以形成铵离子的乙二胺、三乙醇胺或这几种混合使用；阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

上述所说的纳米微粒分散处理的搅拌方法和镀液搅拌方法可以采用电动搅拌器搅拌，或者采用空气搅拌，或者用机械泵循环搅拌，或者采用超声波振荡进行超声搅拌，以及上述几种搅拌方式的组合搅拌。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果是，实现了在电镀液中单种和多种纳米微粒混合物的稳定分散，因而可以使复合镀层表现出多种功能。

选用的表面活性剂不仅可保证纳米微粒稳定分散，而且不影响镀层的附着力和机械性能，纳米微粒在镀液中的用量少。

具体实施方式

根据阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂摩尔比为10∶1～30∶1，计算分散一定质量的纳米微粒所需要的阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的质量。

实施方式一：SiC纳米微粒分散液的制备。

称取阳离子表面活性剂十二烷基溴化铵0.0846g，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.0060g，溶于50毫升水中加热煮沸15分钟；

冷却至40～50℃后，加入SiC纳米微粒1g，用电动搅拌器搅拌24小时，即得SiC纳米微粒分散液。

实施方式二：Al₂O₃纳米微粒分散液的制备。

称取阳离子表面活性剂三乙醇胺0.0409g(用20％HCl调pH至7以下)，阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠0.0050g，溶于200毫升水中加热煮沸15分钟；

冷却至40～50℃后加入Al₂O₃纳米微粒1g，用超声波振荡搅拌24小时，即得Al₂O₃纳米微粒分散液。

实施方式三：WC与Al₂O₃混合物分散液的制备。

称取阳离子表面活性剂乙二胺0.0082g(用20％HCl调pH至7以下)，十二烷基溴化铵0.0423g，阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠0.0025g，十二烷基苯磺酸钠0.0030g，溶于200毫升水中加热煮沸15分钟；

冷却至40～50℃后加入WC与Al₂O₃纳米微粒混合物1g，电动搅拌24小时，即得WC与Al₂O₃混合物纳米微粒分散液。

实施复合电镀时，根据电镀液中纳米微粒的浓度要求配制镀液。

例如，实施高频脉冲复合电镀时，是将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合物分散的SiC(见实施方式一)添加于瓦特型镍镀液中，NiSO₄·7H₂O250g/L；NiCl₂·6H₂O 30g/L；H₃BO₃ 35g/L，SiC 2g/L，电动搅拌器搅拌，转速200转/分，温度50℃，以镍作阳极，受镀件作阴极，施加脉冲电流，频率100MHz，占空比42％，平均电流密度1A/dm²。镀层镀态显微硬度大于1000Hv。