一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合锻层及其制备工艺技术领域，具体设及一种高含MWCNTs-儀-鹤的 复合锻层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 复合电锻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 得复合锻层。但即使在同种锻液体系中，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，即有些粒子在某种锻液中较容易沉淀，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锻层的成功制备十分关 键。
[0003] 现有的制备高含MWCNTs(多壁碳纳米管)-儀-鹤的复合锻层，通常采用W下几种方 法：（1)直接将MWCNTs添加到锻液中进行共沉积；（2)在锻液中添加一些表面活性剂来提高 MWCNTs在锻液中的分散性，如添加十六烷基季锭盐、十二烷基硫酸钢、曲拉通X-100等表面 活性剂；（3)对MWCNTs进行改性来提高在锻液中的分散性，如酸化碳纳米管。但MWCNTs比表 面积较大，在锻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，而且在电锻溫度下，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，运些极性基团与锻液中的水分子 形成氨键，对MWCNTs的分散性有所改善，但在长时间的电锻过程中，运种改善在电锻后期还 是会发生团聚，不具有持久性。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述不足之处而提供的一种高含MWCNTs-儀-鹤的复合锻层及其制备 方法，采用适当的工艺条件对MWCNTs改性，提高其在锻液中的分散性，而且在电锻溫度下仍 保持运种良好的分散性，获得良好分散的MWCNTs的锻液，进行电锻实现锻层中高含碳纳米 管。
[0005] 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：
[0006] -种高含MWCNTs-儀-鹤的复合锻层的制备方法，包括W下步骤：
[0007] (l)MWCNTs 的改性
[000引将阳1(聚乙締亚胺）和硫酸钢加入去离子水中混匀，然后再加入MWCNTs,在20化/ min的转速下揽拌化，抽滤、去离子水洗涂后，60°C干燥，得到PEI改性的MWCNTs;
[0009] (2)电锻液的配制
[0010] 称取化3Cit(巧樣酸Ξ钢）、NH4C1、化化、Na2W〇4 · 2H2〇、NiS〇4 · 6出0、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；
[0011] (3)对锻件的前期处理
[0012] 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1111〇1/1 的硫酸中进行活化5-15s，活化后立即放入电锻液中进行电锻；
[OOU] (4)脉冲电沉积
[0014]电锻过程采用脉冲电沉积法，沉积参数:溫度70°C，电流密度5A/dm3,占空比0.8， 沉积时间化。
[001引进一步地，步骤（1)中聚乙締亚胺与MWCNTs的质量比为0.8~1:1，硫酸钢与MWCNTs 的质量比为5~5.5:1。
[0016] 进一步地，步骤（2)中巧樣酸；钢、NH4Cl、NaBr、化2W〇4 · 2出0、NiS〇4 ·細2〇、改性后 的1胖〔肿3的浓度分别为140-155邑几、25-30邑几、13-18邑几、42-52邑几、14-18邑几、0.08-0.12g/L〇
[0017] 本发明提供的一种高含MWCNTs-儀-鹤的复合锻层及其制备方法，具有W下几种有 益效果：
[0018] (1)对MWCNTs进行PEI改性，可W提高其在锻液中的分散性，而且在电锻溫度下仍 保持运种良好的分散性。
[0019] (2似较少量的MWCNTs，可制备出高含MWCNTs-儀-鹤的复合锻层，可降低成本。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021] -种高含MWCNTs-儀-鹤的复合锻层的制备方法，包括W下步骤：
[0022] (l)MWCNTs 的改性
[0023] 将0.5g阳1(聚乙締亚胺)和2.6g硫酸钢加入lOOmL去离子水中混匀，然后再加入 0.5g MWCNTs，在20化/min的转速下揽拌化，抽滤、去离子水洗涂后，60°C干燥，得到阳I改性 的MWCNTs;
[0024] (2)电锻液的配制
[0025] 称取化3Cit(巧樣酸Ξ钢）14.7g、NH4Cl 2.67g、化化 1.5g、化2W〇4 · 2此0 4.6邑、 NiS化?細2〇 1.6g、改性后的MWCNTs O.Olg，依次加入lOOmL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；
[0026] (3)对锻件的前期处理
[0027] 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1111〇1/1 的硫酸中进行活化1 Os，活化后立即放入电锻液中进行电锻；
[0028] (4)脉冲电沉积
[0029] 电锻过程采用脉冲电沉积法，沉积参数:溫度70°C，电流密度5A/dm3，占空比0.8， 沉积时间化。
[0030] 对未经过阳I改性(未改性)和经过PEI改性(改性）的MWCNTs-儀-鹤的复合锻层进 行邸S表征，两种锻层中的C、0、Ni、W含量不同，结果见表1，同时对两种锻层的显微硬度进行 测试，显微硬度的测试是在施加重量为300g金属儀，加载时间为10-15S的情况下测试5次取 其平均值，测试结果见表2。
[0031] 表1不同锻层中的元素含量
[0032]
[0035] 由表1和表2可知，经过PEI改性的丽CNTs-儀-鹤的复合锻层中丽CNTs的含量明显 得到了提高，显微硬度与未经过阳I改性的丽CNTs-儀-鹤的复合锻层相比，也明显增力日，运 是由于MWCNTs的含量较高有助于增强了纳米材料对锻层的弥散强化作用，从而改善锻层的 显微硬度。
【主权项】
1. 一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) MWCNTs的改性 将聚乙烯亚胺和硫酸钠加入去离子水中混匀，然后再加入MWCNTs，200r/min搅拌lh，抽 滤、去离子水洗涤后，60°C干燥，得到PEI改性的MWCNTs; (2) 电镀液的配制 称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2W〇4 · 2H20、NiS〇4 · 6H20、改性后的MWCNTs，依次加入 去离子水中，混匀； (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1111〇1/1的硫 酸中进行活化5-15s，再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°C，电流密度5A/dm3，占空比0.8，沉积时 间lh。2. 根据权利要求1所述的一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，其特征在于， 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: 1〇3. 根据权利要求1所述的一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层的制备方法，其特征在于， 步骤（2)中柠檬酸三钠、顺4(：1、恥8广恥 21〇4*2!120、附3〇4*6!120、改性后的]\^0?'8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。4. 如权利要求1-3任一项所述的方法制备出的高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层。
【专利摘要】本发明公开了一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层，其制备方法包括以下步骤：(1)将聚乙烯亚胺和硫酸钠加入去离子水中混匀，再加入MWCNTs，200r/min搅拌1h，抽滤、去离子水、60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)称取柠檬酸三钠、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs，依次加入去离子水中混匀，得电镀液；(3)将打磨抛光的钢片放入1mol/L的硫酸中进行活化后在电镀液中电镀；(4)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。该复合镀层分散性好、成本低。
【IPC分类】C25D5/18, C25D15/00
【公开号】CN105506717
【申请号】CN201511000242
【发明人】何毅, 杨强斌, 范毅, 徐伟, 李函, 曾广勇, 张磊, 詹迎青
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月25日