专利名称：一种Ni-P-CNT纳米复合涂层的制备方法
技术领域：
本发明属于化学镀应用领域，涉及一种新的N1-P-CNT纳米复合涂层的制备方法，主要应用于各种金属类零部件和材料的耐磨、耐腐蚀功能涂层和装饰涂层。
背景技术：
纳米表面工程是以纳米材料和其他低纤维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术和手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。简言之，纳米表面工程就是将纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用。采用化学镀的方法，在普通镀液中加入纳米微粒，搅拌状态下使纳米粒子与基质金属共沉积而得到的复合镀层称为纳米复合涂层。这些纳米颗粒通常有SiC、Si02、Al203及金刚石等纳米颗粒。纳米复合涂层的研究始于20世纪90年代，目前已成为复合镀技术的热点，是一种制备纳米材料的重要手段。纳米粒子高的表面活性使其极易以团聚状态存在，团聚态的纳米粒子往往也将失去其特有的物理及化学性能。因而制备纳米复合涂层的关键技术之一，在于如何解决镀液中以及随后形成的纳米复合涂层中纳米粒子的团聚问题，这也是它与常规复合镀技术的最大区别之一，研究纳米颗粒在镀液中均匀分散和稳定悬浮是制备高性能纳米复合涂层的基础及关键。目前，微米复合镀层的研究已有几十年的历史，并己制备出各种性能优异的镀层，在航空、航天、汽车、电子等领域获得广泛的应用。将纳米颗粒应用在电镀、化学镀及电刷镀中以期获得比普通复合镀层高的硬度、耐磨性、减摩性、耐蚀性等的纳米复合涂层，近年来己经获得较大的进展，但仍处于探索阶段。目前，存在以下几个问题:(I)纳米复合涂层中纳米颗粒与金属离子的共沉积机理尚无完善的理论解释；(2)镀液稳定性问题。由于纳米颗粒本身存在一定的催化性能，更易诱发镀液的分解，加入稳定剂吸附在活性物质表面，可使镀液的使用周期延长；(3)纳米颗粒在复合镀液以及复合镀层中的分散问题。解决纳米颗粒团聚的方法通常有机械搅拌、磁力搅拌、气体搅拌和超声波分散，目前最有效的办法是加入表面活性齐U，但其分散性问题仍未得到很好的解决；(4)纳米复合涂层的性能与微米复合镀层相比的确有所提高，但是否能达到最佳的性能完全取决于纳米颗粒的分散性及施镀工艺等因素。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种N1-P-CNT纳米复合涂层的制备方法，该方法所制备的N1-P-CNT纳米复合涂层，CNT纳米颗粒均匀分散在复合镀层中。为了实现上述任务，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种N1-P-CNT复合涂层的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下:
步骤一，将基体进行预磨处理，使表面光洁；步骤二,将预磨处理后的基体置于碱洗液中，浸泡IOmin,温度为80°C,所述的碱洗液是由氢氧化钠:50g/L，碳酸钠:5g/L，磷酸三钠:25g/L，硅酸钠13g/L配制而成的水溶液；步骤三，将碱洗后的基体置于酸洗液中浸泡5min,酸洗后用蒸懼水冲洗,所述的酸洗液是浓度为10%的硫酸溶液；步骤四，将基体经过酸洗的基体置于活化液中活化30s，所述的活化液是浓度为4%的盐酸溶液；步骤五，将碳纳米管进行酸氧化处理，所述的酸氧化处理的方法是:将碳纳米管原料置于体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥；步骤六，配制化学镀溶液，所述的化学镀溶液由硫酸镍:28g/L，次亚磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16g/L，柠檬酸钠:16g/L，碳纳米管:0.lg/L 0.5g/L，表面活性剂:0.4g/L,硫脲:lg/L，用乳酸调节pH值6 8的水溶液；步骤七，将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌；并在化学镀溶液中添加0.3g/L的表面活性剂；并进行超声波震荡；步骤八，将经过活化的基体 置于化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，在温度为88°C条件下，施镀1.5h，即在基体表面上得到N1-P-CNT复合涂层。采用本发明的N1-P-CNT纳米复合涂层的制备方法，化学镀溶液中的CNT长度变短，团聚明显减少，且CNT的悬浮分散性有了明显提高。采用该方法得到的N1-P-CNT纳米复合涂层具有较高的CNT含量，涂层表面相对均匀平整，且性能更为优越。目前，随着科技的进步与发展，人们对高性能材料的需求不断增加，许多工况环境要求机械零部件及材料既要耐磨减摩又要耐腐蚀。由于碳纳米管(Carbon nano-tube,CNT)具有优异的机械性能、高的化学稳定性及良好的韧性，同时还具有良好的自润滑性，而化学镀镍磷镀层具有非常好的耐腐蚀性能。因此，本发明以CNT作为镍磷复合镀层的增强体，获得的N1-P-CNT纳米复合涂层具优异的耐磨减摩、耐腐蚀及自润滑性能，可以满足工程实际应用的需要。
图1为本发明的N1-P-CNT纳米复合涂层的制备工艺流程图；图2为酸处理前后碳纳米管TEM照片；其中图(a)和图(b)为酸处理前的碳纳米管TEM照片，图(c)和图(d)为酸处理后的碳纳米管TEM照片；图3为酸处理前后碳纳米管红外光谱图片；图4为实施例11、实施例12、实施例13和实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层中CNT含量柱状图；图5为实施例11、实施例12、实施例13和实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌(200倍金相照片)，其中，图(a):无表面活性剂，图(b):添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)，图(c):添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，图(d):添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)；
图6为实施12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌SEM照片，其中图(a)为5000倍镜像，图(b)为100000倍镜像；图7为实施12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层截面形貌SEM照片；图8为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的能谱图；图9为实施例11、实施例12、实施例13和实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层硬度柱状图；图10为实施例11、实施例12、实施例13和实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线；图11为实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例18和实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的表面形貌(100倍金相照片)；图12为实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例18和实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线；图13为实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例18和实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层磨损率折线；图14为实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例18和实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层摩 擦系数曲线；图15为实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例18和实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层摩损形貌(50倍金相照片)；图16为实施例12、实施例15和实施例20获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的磨损率曲线；图17为实施例12、实施例15和实施例20获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的磨损形貌(50倍、200倍金相照片)。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。以下是发明人给出的实施例，在以下的实施例中，基体采用45#钢，本发明不限于这些实施例，基体材料只要导电即可。在以下的实施例中，所用的酸氧化溶液、碱洗液、酸洗液、活化液、化学镀溶液分别如下:I)酸氧化溶液:是体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液。2)碱洗液是由氢氧化钠:50g/L，碳酸钠:5g/L，磷酸三钠:25g/L，硅酸钠13g/L配制而成的水溶液。3)酸洗液:是浓度为10%的硫酸溶液。4 )活化液:是浓度为4%的盐酸溶液。5)化学镀溶液是含有下列组分的水溶液:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L, CNT:0.3g/L，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8。6)表面活性剂:采用SDS:0.4g/L。实施例1:将碳纳米管(Carbon nano-tube, CNT,以下简称CNT)原料置于浓硫酸中煮沸6h,最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥。实施例2:将CNT原料置于浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥。实施例3:将CNT原料置于体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥。图2为实施例3酸处理前后的CNT的TEM照片。从图2 (a)、图2 (C)可以看出，经过酸处理后的CNT缠绕团聚现象明显减少。同时对比图2 (b)、图2 (d)不难发现，经过酸洗氧化，碳纳米管表面出现了黑色基团，后经过证实为羟基或羧基基团。图3为实施例3酸处理前后碳纳米管(CNT)红外光谱图片。由图3可以看出无论浓酸处理前还是处理后，碳纳米管的红外谱图上都有明显的羟基峰(3444CHT1)和C=C结构吸收峰(1558CHT1)。活化前的图谱上羧基的吸附峰(1703CHT1)并不明显，而经过酸洗氧化后碳纳米管的红外谱图上出现了明显的羧基峰。这表明经过混合酸处理的碳纳米管表面不仅带有轻基，而且还带上了羧基官能团，这进一步提高了碳纳米管的活性和亲水性。实施例4:I)预磨处理:将基体依次在80目、600目、800目的金相水砂纸上逐步打磨，使表面光洁；2)碱洗:将经过预磨处理的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C ；3)酸洗:将经过碱洗的基体置于酸洗液中，浸泡5min，酸洗后用蒸馏水冲洗；4)活化:将经过酸洗的基体置于活化液中，活化30s ；5)配制化学镀溶液:化学镀溶液是由硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.3g/L (未经实施例1 实施例3处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8的水溶液；6)施镀:将活化后的基体置于配置好的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。实施例5:I) 5)同实施例4;6)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；7)施镀:将活化后的基体置于配置好的化学镀溶液中，温度为88°C，磁力间歇搅拌，施镀1.5h。实施例6:I) 5)同实施例4;6)震荡:将配置好的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；7)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。实施例7:
I) 5)同实施例4;6)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；
7)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；8)施镀:将基体置于配置好的化学镀溶液中，温度为88°C，磁力间歇搅拌，施镀
1.5h。实施例8:1)预磨处理:将基体依次在80目、600目、800目的金相水砂纸上逐步打磨，使表面光洁；2)碱洗:将经过预磨处理的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C ；3)酸洗:将经过碱洗的基体置于酸洗液中，浸泡5min ;酸洗后用蒸馏水冲洗；4)活化:将经过酸洗的基体置于活化液中，活化30s ；5)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16g/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.3g/L (未经实施例1 实施例3处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;6)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；7)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂SDS:0.4g/L ；8)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；9)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。实施例9:I) 6)同实施例8;7)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB):0.02g/L ；8)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；9)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。实施例10:I) 6)同实施例8;7)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂聚乙二醇(PEG):
0.04g/L ；8)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；9)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。实施例11:1)预磨处理:将基体依次在80目、600目、800目的金相水砂纸上逐步打磨，使表面光洁；2)碱洗:将经过预磨处理的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C ；3)酸洗:将经过碱洗的基体置于酸洗液中，浸泡5min。酸洗后用蒸馏水冲洗；4)活化:将经过酸洗的基体置于活化液中，活化30s ；5)碳纳米管酸氧化:将碳纳米管原料置于体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥；
6)配制化学镀溶液:化学镀溶液由硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16g/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.3g/L (经上一步骤酸氧化处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8的水溶液；7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；9)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图4为实施例11获得的N1-P-CNT纳米复合涂层中CNT含量(化学镀溶液中无分散剂)。图5 (a)为实施例11获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌(200倍金相照片)。图9为实施例11获得的N1-P-CNT纳米复合涂层硬度值(化学镀溶液中无分散剂)。图10为实施例11获得的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线(化学镀溶液中无表面活性剂)。实施例12:I) 7)同实施例11;8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)，十二烷基硫酸钠(SDS)的添加量为0.4g/L ；9)震荡:将经过磁力 搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图4为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层中CNT含量(化学镀溶液中的分散剂为SDS )。图5 (b)为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌(200倍金相照片)。图6为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层SEM表面形貌。图7为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层SEM截面形貌。图8为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层EDS能谱图。图9为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层硬度值(化学镀溶液中的分散剂为 SDS)ο图10为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线(化学镀溶液中的分散剂为表面活性剂SDS)。图11 (d)为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层金相照片(100倍)。图12为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的极化曲线(CNT:0.3g/L)图13为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时摩擦系数曲线。图15 Cd)为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。图16为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的磨损量。
图17 (C)、(d)为实施例12获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的磨损形貌(50倍、200倍金相照片)。实施例13:I) 7)同实施例11;8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的添加量为0.02g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图4为实施例13获得的N1-P-CNT纳米复合涂层中CNT含量(化学镀溶液中的分散剂为十六烷基三甲基溴化铵，即CTAB )。图5 (C)为实施例13获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌(200倍金相照片)。图9为实施例13获得的N1-P-CNT纳米复合涂层硬度值(化学镀溶液中的分散剂为 CTAB)。图10为实施例13获得的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线(化学镀溶液中的分散剂为十六烷基三甲基溴化铵，即CTAB )。实施例14:
I) 7)同实施例11;8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)，聚乙二醇(PEG)的添加量为0.04g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，在温度为88 °C条件下，施镀1.5h。图4为实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层中CNT含量(化学镀溶液中的分散剂为聚乙二醇，即PEG)。图5 (d)为实施例14获得的N1-P-CNT纳米复合涂层表面形貌(200倍金相照片)。图9为实施例14制的N1-P-CNT纳米复合涂层硬度值(化学镀溶液中的分散剂为聚乙二醇，即PEG)。图10为实施例14制的N1-P-CNT纳米复合涂层极化曲线(化学镀溶液中的分散剂为聚乙二醇，即PEG)。实施例15:I)预磨处理:将基体依次在80目、600目、800目的金相水砂纸上逐步打磨，使表面光洁；2)碱洗:将经过预磨处理的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C ；3)酸洗:将经过碱洗的基体置于酸洗液中，浸泡5min。酸洗后用蒸馏水冲洗；4)活化:将经过酸洗的基体置于活化液中，活化30s ；5)配制化学镀液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;6)施镀:将经过活化的基体置于配置好的化学镀溶液中,温度为88°C,施镀1.5h。
图11 (a)为实施例15获得的N1-P合金镀层的表面形貌(100倍金相照片)。图12为实施例15获得的N1-P合金镀层的极化曲线。图13为实施例15获得的N1-P合金镀层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例15获得的N1-P合金镀层分别在载荷为5N、10N和15N时摩擦系数曲线。图15 (a)为实施例15获得的N1-P合金镀层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。图16为实施例15获得的N1-P合金镀层在载荷为ION时的磨损量。图17 (a)、(b)为实施例15获得的N1-P合金镀层在载荷为ION时的磨损形貌(50倍、200倍金相照片)。实施例16:I)预磨处理:将基体依次在80目、600目、800目的金相水砂纸上逐步打磨，使表面光洁；2)碱洗:将经过预磨处理的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C ；3)酸洗:将经过碱洗的基体置于酸洗液中，浸泡5min。酸洗后用蒸馏水冲洗；4)活化:将经过酸洗的基体置于活化液中，活化30s ；5) CNT酸氧化:将CNT原料置于体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥；6)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.lg/L (经上一个步骤的酸氧化处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂SDS:0.4g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图11 (b)为实施例16获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的表面形貌(100倍金相照片)。图12为实施例16获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的极化曲线(CNT:0.lg/L)。图13为实施例16获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例16获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时摩擦系数曲线。
图15 (b)为实施例16获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。实施例17:I) 5)同实施例16;6)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方由硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.2g/L (经上一步骤的酸氧化处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8的水溶液；7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂SDS:0.4g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图11 (C)为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的表面形貌(100倍金相照片)。图12为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的极化曲线(CNT:0.2g/L)。图13为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时摩擦系数曲线。图15 (C)为实施例17获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。
实施例18:I) 5)同实施例16 ；6)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.4g/L (经上一步骤的酸氧化处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂SDS:0.4g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图11 (e)为实施例18获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的表面形貌(100倍金相照片)。图12为实施例18获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的极化曲线(CNT:0.4g/L)。图13为实施例18获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例18获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、ION和15N时摩擦系数曲线。图15 Ce)为实施例18获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。实施例19:I) 5)同实施例16;6)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16g/L，柠檬酸钠:16g/L，CNT:0.5g/L (经上一步骤的酸氧化处理)，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)分散:向经过磁力搅拌的化学镀溶液中，添加表面活性剂SDS:0.4g/L ；9)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；10)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀 1.5h。图11 (f )为实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的表面形貌(100倍金相照片)。图12为实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层的极化曲线(CNT:0.5g/L)。图13为实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时磨损率曲线。图14为实施例19获得的N1-P-CNT纳米复合涂层分别在载荷为5N、10N和15N时摩擦系数曲线。图15 Cf)为实施例1 9获得的N1-P-CNT纳米复合涂层在载荷为ION时的摩擦磨损形貌(50倍金相照片)。实施例20:I) 5)同实施例16;6)配制化学镀溶液:化学镀溶液配方为:硫酸镍:28g/L，次磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16/L，柠檬酸钠:16g/L，SiC:0.3g/L，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH至6 8 ;7)搅拌:将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌，搅拌时间30min ；8)震荡:将经过磁力搅拌的化学镀溶液进行超声波震荡，震荡时间20min ；9)施镀:将活化后的基体置于震荡后的化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，温度为88°C，施镀时间为1.5h。图16中的N1-P-SiC为实施例20获得的N1-P-SiC复合镀层在载荷为ION时的磨损量。图17 Ce), Cf)为实施例20获得的N1-P-SiC复合镀层在载荷为ION时的磨损形貌(50倍、200倍金相照片)。
权利要求
1.一种N1-P-CNT复合涂层的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下: 步骤一，将基体进行预磨处理，使表面光洁； 步骤二，将预磨处理后的基体置于碱洗液中，浸泡lOmin，温度为80°C，所述的碱洗液是由氢氧化钠:50g/L，碳酸钠:5g/L，磷酸三钠:25g/L，硅酸钠13g/L配制而成的水溶液；步骤三，将碱洗后的基体置于酸洗液中浸泡5min，酸洗后用蒸馏水冲洗，所述的酸洗液是浓度为10%的硫酸溶液； 步骤四，将基体经过酸洗的基体置于活化液中活化30s，所述的活化液是浓度为4%的盐酸溶液； 步骤五，将碳纳米管进行酸氧化处理，所述的酸氧化处理的方法是:将碳纳米管原料置于体积分数3:1的浓硫酸和浓硝酸中煮沸6h，最后用去离子水洗至中性，过滤后放入干燥箱中于80°C下进行干燥； 步骤六，配制化学镀溶液，所述的化学镀溶液由硫酸镍:28g/L，次亚磷酸钠:30g/L，无水乙酸钠:16g/L，柠檬酸钠:16g/L，碳纳米管:0.lg/L 0.5g/L，表面活性剂:0.4g/L，硫脲:lg/L，用乳酸调节pH值6 8的水溶液； 步骤七，将配置好的化学镀溶液进行磁力搅拌；并在化学镀溶液中添加0.3g/L的表面活性剂；并进行超声波震荡； 步骤八，将经过活化的基体置于化学镀溶液中，磁力间歇搅拌，在温度为88°C条件下，施镀1.5h，即在基体表面上得到N1-P-CNT复合涂层。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磁力搅拌时间为30min。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂选择十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵或聚乙二醇。
全文摘要
本发明公开了一种Ni-P-CNT纳米复合涂层的制备方法，该方法在施镀前对碳纳米管(Carbon nano-tube，CNT)进行酸氧化处理，利用超声波分散技术，并在化学镀溶液中添加合适的表面活性剂，使碳纳米管(CNT)均匀的分散于化学镀溶液中。选择合适的化学镀溶液配方，添加合适的表面活性剂，在化学镀工艺过程中通过间歇式磁力搅拌的方法，在保证镀液不分解、沉淀和化学物理特性稳定可靠的同时，制备出了比传统的Ni-P镀层有更高硬度、耐磨及耐蚀性能的纳米复合涂层，并且解决了碳纳米管的分散问题。
文档编号C23C18/36GK103088323SQ201310003950
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者孙万昌, 周泉, 侯嵬玮 申请人:西安科技大学