CN102409323B - TiB2粉体直接化学镀镍磷合金溶液及制备、使用方法 - Google Patents

TiB2粉体直接化学镀镍磷合金溶液及制备、使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化学镀领域，涉及一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液及其方法，可以对TiB2粉体直接进行化学镀镍磷合金处理，工艺为：将TiB2粉体加入温度为80-90℃，pH值为5.0-6.5的直接化学镀镍磷合金溶液中，施镀15-30min；最后恒温烘干处理：完成施镀后，将镀液多次洗涤，沉降后，在150℃下恒温烘干得到镍磷合金包覆的TiB2粉。所用的原料TiB2粉体选用3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉。本发明不仅解决了现有TiB2粉体表面化学镀镍磷合金采用钯活化敏化的传统方法存在的问题，同时取消了化学镀镍磷合金之前对粉体进行热处理的工艺，实现粉体的直接化学镀镍磷合金。

Description

TiB2粉体直接化学镀镍磷合金溶液及制备、使用方法
技术领域
本发明属于材料表面化学处理技术领域，主要涉及一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金的溶液及其制备方法和使用方法。
背景技术
在硼化物陶瓷中，TiB2由于具有高熔点（2980℃）、高硬度（3370HV），耐磨性好等优异性能，成为制备金属陶瓷复合材料的热点材料之一，广泛应用于航空航天、武器装备和有色金属冶炼等领域。关于金属Ni包覆TiB2粉体的制备，在国外主要是采用自蔓延高温合成技术，对化学镀制备TiB2复合粉体的介绍很少。化学镀是制备金属-陶瓷复合粉体的先进方法。在TiB2粉体表面进行化学镀的关键问题是如何引发化学镀过程，传统工艺是采用PdCl2-SnCl2活化-敏化法，而该工艺处理过程复杂，使用PdCl2价格昂贵，容易污染镀液，使其应用受到一定的限制，目前TiB2粉体表面化学镀还停留在使用敏化-活化的传统活化方法，虽然有专利可以不采用敏化-活化，但需要在化学镀镍之前对粉体进行300-500℃的热处理，才可以进行直接化学镀镍，没有涉及到不经过热处理可以直接化学镀镍的溶液及其方法来进行Ni-P直接化学镀包覆TiB2粉体的制备工艺。
发明内容
发明目的：
本发明提出了一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液及制备、使用方法，其目的在于解决传统工艺采用PdCl2-SnCl2活化-敏化法，工艺处理过程复杂，使用PdCl2价格昂贵，容易污染镀液及还需要进行热处理等问题。
技术方案：
一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液，其特征在于：每升溶液中含有：硫酸镍10-20g、配位剂柠檬酸钠15-25g、乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、还原剂次磷酸钠15-25g，稳定剂甘氨乙酸0.001-0.003g、缓冲剂硫酸铵15-25g、润湿剂OP-10 0.005-0.01g、用pH值调节剂调整溶液pH值为5.0-6.5，其余为去离子水。
一种如权利要求1所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液的制备方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
（1）、按上述比例取各原料，分别用去离子水溶解；
（2）、将步骤（1）中已完全溶解的硫酸镍溶液，在不断搅拌下加入含柠檬酸钠、乳酸和丙酸的溶液中；
（3）、将步骤（1）中完全溶解的次磷酸钠溶液，在剧烈搅拌下，加入步骤（2）配制好的溶液中；
（4）、将缓冲剂硫酸铵溶液在充分搅拌作用下，加入步骤（3）得到的混和溶液中，然后将溶解好的稳定剂甘氨乙酸和润湿剂OP-10分别加入到上述混和溶液中；
（5）、用去离子水将步骤（4）得到的溶液稀释至计算体积；
（6）、用pH值调节剂调整pH值至所需区间。
步骤（1）中取各原料分别用40-50℃的去离子水溶解。
步骤（6）中pH值调节剂为质量分数20%的氢氧化钠溶液。
用如权利要求1所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液进行直接化学镀镍磷合金的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
（1）、直接化学镀镍磷合金处理：将TiB2粉体加入温度为80-90℃，pH值为5.0-6.5的上述直接化学镀镍溶液中，施镀15-30min；
（2）、恒温烘干：完成施镀后，将镀液洗涤3-5次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到镍磷合金包覆的TiB2粉。
直接化学镀镍磷合金处理步骤中的TiB2粉体选用3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉。
优点及效果：
本发明提出了一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液及制备、使用方法，即采用不经过热处理可以直接化学镀镍的溶液及其方法来进行Ni-P直接化学镀包覆TiB2粉体的制备工艺。
具有如下优点：
（1）、本发明不仅解决了传统工艺采用PdCl2-SnCl2活化-敏化法，工艺处理过程复杂，使用PdCl2价格昂贵，容易污染镀液等问题，同时取消了化学镀镍之前对粉体进行热处理的工艺，实现粉体的直接化学镀镍，也解决了现有粉体化学镀镍还需进行热处理的问题。
（2）、本发明利用相应的化学镀镍溶液配方取代处理过程复杂的钯活化预处理方法，并且不再需要对粉体进行热处理，
（3）、本发明操作简单，成本低，化学镀镍后的TiB2粉体可改善其烧结性能，应用在很多领域。
附图说明：
图1为包覆前TiB2粉在扫描电子显微镜下的表面形貌图。
图2为施镀15min包覆后TiB2粉在扫描电子显微镜下的表面形貌图。
图3为施镀15min包覆后TiB2粉的能谱分析图。
图4为施镀30min包覆后TiB2粉在扫描电子显微镜下的表面形貌图。
图5为施镀30min包覆后TiB2粉的能谱分析图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体的实施例对本发明这种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液及其制备方法和用该溶液进行直接化学镀镍磷合金的方法做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。
TiB2粉体上进行化学镀镍磷合金，首先将粉体经粗化、敏化、活化等预处理后，再进行化学镀镍。本发明针对活化阶段，提出了一种无钯活化工艺，即在化学镀镍前对粉体不需要进行热处理，同时还取消了常见陶瓷粉体化学镀中常采用敏化-活化步骤。
为了获得Ni-P合金无钯活化包覆Ni-P合金，本发明采用的制备工艺包括以下步骤：
一、配制直接化学镀镍溶液并根据化学镀镍溶液的装载量进行粉体的称量：
1、直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍10-20g、配位剂柠檬酸钠15-25g、乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、还原剂次磷酸钠15-25g，稳定剂甘氨乙酸0.001-0.003g、缓冲剂硫酸铵15-25g、润湿剂OP-10 0.005-0.01g、用pH值调节剂硫酸或氢氧化钠稀溶液调整溶液pH值为5.0-6.5，其余为溶剂去离子水。
2、制备上述直接化学镀镍溶液的方法如下：
（1）、按上述比例取各原料，分别用40-50℃的去离子水溶解；
（2）、将乳酸和丙酸分别加入已溶解好的柠檬酸钠溶液中，将步骤（1）中已完全溶解的硫酸镍溶液，在不断搅拌下加入上述含柠檬酸钠、乳酸和丙酸的溶液中；
（3）、将步骤（1）中完全溶解的次磷酸钠溶液，在剧烈搅拌下，加入步骤（2）配制好的溶液中；
（4）、将缓冲剂硫酸铵溶液在充分搅拌作用下，加入步骤（3）得到的混和溶液中，然后将溶解好的稳定剂甘氨乙酸和润湿剂OP-10分别加入到上述混和溶液中；
（5）、用去离子水将步骤（4）得到的溶液稀释至计算体积；
（6）、用pH值调节剂调整溶液pH值至所需区间，如：5.0-6.5。
步骤（1）中用其它温度的去离子水也能够溶解各种原料，但采用40-50℃的去离子水溶解速度更快、效果更佳。
3、根据化学镀镍溶液的装载量进行粉体的称量。
二、直接化学镀镍磷合金处理：将TiB2粉体加入温度为80-90℃，pH值为5.0-6.5的上述溶液中，施镀15-30min，施镀过程采用机械搅拌，温度可以用恒温水浴来控制。实验中粉体和溶液放入一个可以加搅拌的三口烧瓶中。
三、恒温烘干：完成施镀后，将镀液多次洗涤，如洗涤3-5次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
将镀液多次洗涤是指将粉体上的镀液多次清洗掉。粉体在镀液中完成镀膜后，粉体的镍磷金属表面总会附着镀液，需要将粉体表面的镀液清洗掉，因此将粉体浸泡在水里，镀液是溶于水的，粉体沉淀后倒掉已溶解镀液的水，再过滤，再用水浸泡，再沉淀，过滤、洗涤，反复多次。洗涤次数一般为2次以上，以3～5次为宜。
采用普通TiB2粉体也可以实现本发明目的，但对选用3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉，包覆后的效果更好。
使用其他pH值调节剂也能实施本发明，考虑到原料的取得和成本的节省，采用质量分数20%的氢氧化钠溶液更为经济简便。
运用SEM（扫描电镜），EDS能谱分析对粉体镀前镀后粉体表面形貌，成分进行分析，结果表明Ni-P合金能顺利的沉积到TiB2颗粒上，能谱分析结果表明镀层中含有Ni、P、Ti元素，镍的含量最高。
实施例1：
本发明根据前述的步骤，取3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉1g，加入配制好的250ml化学镀镍溶液中。直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍10g、配位剂柠檬酸钠15g、乳酸10mL、丙酸5mL、还原剂次磷酸钠15g，稳定剂甘氨乙酸0.001g、缓冲剂硫酸铵15g 、润湿剂OP-10 0.005g、用质量分数20%的氢氧化钠稀溶液调节pH值，其余为去离子水。将粉体浸入温度为85±1℃，pH值为5.5的上述溶液中施镀15min，施镀过程采用机械搅拌，完成施镀，将镀液洗涤3次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
经施镀处理的TiB2粉在扫描电子显微镜下观察，表面被成功地包覆上Ni-P合金镀层，这在能谱分析中得到验证。
实施例2：
本发明根据前述的步骤，取3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉1g，加入配制好的250ml化学镀镍溶液中。直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍15g、配位剂柠檬酸钠20g、乳酸15mL、丙酸10mL、还原剂次磷酸钠20g，稳定剂甘氨乙酸0.003g、缓冲剂硫酸铵20g、润湿剂OP-10 0.01g、用质量分数20%的氢氧化钠稀溶液调节pH值，其余为去离子水。将粉体浸入温度为90±1℃，pH值为6.0的上述溶液中施镀30min，施镀过程采用机械搅拌，完成施镀，将镀液洗涤5次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
经施镀处理的TiB2粉在扫描电子显微镜下观察，表面被成功地包覆上Ni-P合金镀层，这在能谱分析中得到验证。
实施例3：
本发明根据前述的步骤，取3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉1g，加入配制好的250ml化学镀镍溶液中。直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍15g、配位剂柠檬酸钠20g、乳酸5mL、丙酸5mL、还原剂次磷酸钠20g，稳定剂甘氨乙酸0.003g、缓冲剂硫酸铵15g、润湿剂OP-10 0.01g、用质量分数20%的氢氧化钠稀溶液调节pH值，其余为去离子水。将粉体浸入温度为85±1℃，pH值为5.5的上述溶液中施镀15min，施镀过程采用机械搅拌，完成施镀，将镀液洗涤4次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
经施镀处理的TiB2粉在扫描电子显微镜下观察，表面被成功地包覆上Ni-P合金镀层，这在能谱分析中得到验证。
实施例4：
本发明根据前述的步骤，取3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉1g，加入配制好的250ml化学镀镍溶液中。直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍20g、配位剂柠檬酸钠25g、乳酸12mL、丙酸8mL、还原剂次磷酸钠25g，稳定剂甘氨乙酸0.002g、缓冲剂硫酸铵25g、润湿剂OP-10 0.008g、用质量分数20%的氢氧化钠稀溶液调节pH值，其余为去离子水。将粉体浸入温度为80±1℃，pH值为5.0的上述溶液中施镀20min，施镀过程采用机械搅拌，完成施镀，将镀液洗涤5次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
经施镀处理的TiB2粉在扫描电子显微镜下观察，表面被成功地包覆上Ni-P合金镀层，这在能谱分析中得到验证。
实施例5：
本发明根据前述的步骤，取3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉1g，加入配制好的250ml化学镀镍溶液中。直接化学镀镍的溶液，其每升溶液中含有硫酸镍18g、配位剂柠檬酸钠22g、乳酸14mL、丙酸7mL、还原剂次磷酸钠19g，稳定剂甘氨乙酸0.001g、缓冲剂硫酸铵25g、润湿剂OP-10 0.006g、用质量分数20%的氢氧化钠稀溶液调节pH值，其余为去离子水。将粉体浸入温度为82±1℃，pH值为6.5的上述溶液中施镀25min，施镀过程采用机械搅拌，完成施镀，将镀液洗涤3次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。
经施镀处理的TiB2粉在扫描电子显微镜下观察，表面被成功地包覆上Ni-P合金镀层，这在能谱分析中得到验证。
结论：通过实验证明，本发明能够实现TiB2粉体上进行化学镀镍磷合金，利用相应的化学镀镍配方溶液来取代了处理过程复杂的钯活化预处理方法，无需对粉体进行热处理，可改善TiB2粉体其烧结性能，在扫描电子显微镜下显示镀层性质良好。

Claims (5)

1.一种TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液的制备方法，其特征在于：每升溶液中含有：硫酸镍10-20g、配位剂柠檬酸钠15-25g、乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、还原剂次磷酸钠15-25g，稳定剂甘氨乙酸0.001-0.003g、缓冲剂硫酸铵15-25g、润湿剂OP-10 0.005-0.01g、用pH值调节剂调整溶液pH值为5.0-6.5，其余为去离子水；
该方法按以下步骤进行：
（1）、按上述比例取各原料，分别用去离子水溶解；
（2）、将步骤（1）中已完全溶解的硫酸镍溶液，在不断搅拌下加入含柠檬酸钠、乳酸和丙酸的溶液中；
（3）、将步骤（1）中完全溶解的次磷酸钠溶液，在剧烈搅拌下，加入步骤（2）配制好的溶液中；
（4）、将缓冲剂硫酸铵溶液在充分搅拌作用下，加入步骤（3）得到的混和溶液中，然后将溶解好的稳定剂甘氨乙酸和润湿剂OP-10分别加入到上述混和溶液中；
（5）、用去离子水将步骤（4）得到的溶液稀释至计算体积；
（6）、用pH值调节剂调整pH值至所需区间。
2.根据权利要求1所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液的制备方法，其特征在于：步骤（1）中取各原料分别用40-50℃的去离子水溶解。
3.根据权利要求1所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液的制备方法，其特征在于：步骤（6）中pH值调节剂为质量分数20%的氢氧化钠溶液。
4.用如权利要求1所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金溶液进行直接化学镀镍磷合金的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
（1）、直接化学镀镍磷合金处理：将TiB2粉体加入温度为80-90℃，pH值为5.0-6.5的上述直接化学镀镍溶液中，施镀15-30min；
（2）、恒温烘干：完成施镀后，将镀液洗涤3-5次，沉降后，在150℃下恒温烘干得到镍磷合金包覆的TiB2粉。
5.根据权利要求4所述的TiB2粉体表面直接化学镀镍磷合金的方法，其特征在于：直接化学镀镍磷合金处理步骤中的TiB2粉体选用3-5微米的自蔓延高温合成的TiB2粉。
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