基于纳米电刷镀技术的纳米Ni‑CNTs/PTFE复合镀层制备方法，该方法通过纳米电刷镀技术，将碳纳米管作为增强体，与镍基镀层结合，为了进一步提高结构材料的性能，在镀液中添加PTFE乳液，增加碳纳米管的沉积率，获得组织细化致密、耐磨性、耐腐蚀性及表面平整的复合镀层。本发明专利技术制备工艺简单、易操作，且镀层具备优异的耐摩擦磨损和减摩性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制备
，涉及一种基于纳米电刷镀技术的纳米Ni-PTFE/CNTs复合镀层的制备方法。通过纳米电刷镀技术，将碳纳米管（CNTs）作为增强体，与镍基镀层结合，为了进一步提高结构材料的性能，可在镀液中添加聚四氟乙烯（PTFE）乳液，获得组织细化致密、耐磨性、耐腐蚀性及表面平整的复合镀层。
技术介绍
进入21世纪以来，全球经济迅速发展，资源能耗日渐增多，同时造成的资源浪费越来越严重，各种废旧产品的失效迫使新产品的不断研发与生产，而被替换掉的旧产品则失去特定的产业价值，这就造成了大量的废旧垃圾，更加加剧了资源匮乏的危机。21世纪的现状迫使人们朝着资源节约的可持续方向发展，作为节能环保产业资源循环利用领域的重要方面，人们提出了再制造工程的概念，用以充分利用大量产生的废旧资源、实现废旧产品资源化。再制造工程作为我国新世纪重点发展起来的新方向，以节约资源、节省能源、保护环境为特色，以综合利用信息技术、纳米技术、生物技术等高技术为核心，充分体现了具有中国特色自主创新的特点。中国特色的再制造工程是在维修工程、表面工程基础上发展起来的，主要基于寿命评估技术、复合表面工程技术、纳米表面技术和自动化表面技术，其重要特征是再制造产品的质量和性能不低于新品，成本只有新品的50%，节能60%，节材70%。表面工程技术是再制造工程的关键支撑技术之一。表面涂层工艺是一种重要的制造技术。将材料的功能特性与表面技术结合起来，可获得具有功能性质广泛变化的表面涂层，对于发展新型制造技术和减少材料消耗，以及提高工程零部件表面性能具有重要意义。合金镀层、 复合镀层和纳米技术在功能涂层中具有广泛的应用，且具有许多优异性能的功能涂层正在开辟新的领域，可用于汽车与机械制造、电子电器和化工等行业，功能涂层的开发与应用的前景非常广阔。纳米复合镀层的研究早已见诸报道，部分已投入到实际应用当中。电刷镀Ni-PTFE纳米复合镀层研究表明，PTFE可以降低复合镀层的硬度、表面粗糙度和摩擦系数。采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备的含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层，耐磨性比镍镀层提高几倍。纳米复合电刷镀技术依据其自身优点已经广泛应用于模具修复中。近年来， CNTs、富勒烯和石墨烯的发现和报道使纳米碳材料受到各界广泛地重视。CNTs由于其优良的性能与独特的微观结构而得到极大的关注， CNTs是最富特征的一维纳米材料，其长度为微米级，直径为纳米级。CNTs以其独特的结构和众多的优异性能具有广泛的应用前景，其应用研究已涉及到纳米电子器件、催化剂载体、电极材料、贮氢材料和复合材料等方面。CNTs是由纳米级的同轴碳管组成的碳分子，具有类似于石墨层状结构。组成CNTs的C~C共价键是自然界最稳定的化学键，具有极高的纵横比和超强的力学性能，其强度和纵横比在传统碳纤维的10倍上，被认为是制备高性能复合材料的理想增强相，可以显著提高复合材料的机械性能和导热性能。纳米复合电刷镀层的制造工艺是电刷镀再制造工艺中重要的一环，其中通过纳米材料降低镍镀层的平均晶粒尺寸和提高镀层的致密度来改善镍镀层硬度和耐磨性，其镀层的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的研究与应用亦是新型复合材料的研究领域中前沿的课题。
技术实现思路
本专利技术目的是根据需要提供一种基于纳米电刷镀技术而制备的纳米Ni-CNTs/PTFE复合镀层制备方法。本专利技术的关键是选择具有优异的自润滑性能、力学性能和物理化学性能的CNTs和摩擦系数低的聚合物PTFE制备而成的纳米Ni-CNTs/PTFE复合镀层作为工作层；选用分散性良好的十二烷基苯磺酸钠分散纳米PTFE/CNTs溶液；在CNTs溶液中加入适量的Mg（NO3)2·6H2O作为表面修饰剂，使溶液中的CNTs带有正电荷，以便能在电镀过程能随电流更好地进行电沉积，增加CNTs的沉积率。本专利技术所述基于纳米电刷镀技术的纳米Ni-PTFE/CNTs复合镀层制备方法为:（1）基体表面有机溶剂擦洗预处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）采用特殊镍液打底；（6）采用CNTs/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层：(7)性能测试;所述CNTs/PTFE电刷镀液制备方法为:所述电刷镀液原材料配方为:快速镍溶液,其主要成分250g/L硫酸镍，1g/L CNTs溶液,其平均直径60-100nm，2g/L PTFE溶液,其平均粒子直径为160nm，0.2g/L十二烷基苯磺酸钠，0.2g/L Mg（NO3）2·6H2O;将CNTs放入混酸中回流1h，并采用超声波震荡，真空烘干，然后与2g/L PTFE、0.2g/L十二烷基苯磺酸钠和0.2g/L Mg（NO3）2·6H2O加入到快速镍溶液中，超声波搅拌30min，获得备用镀液；其中混酸为浓硫酸和浓硝酸按照体积比为3:1混合后的酸;所述CNTs为多壁碳纳米管；所述1号电净液除油时极性正接，工作电压8V，镀笔相对运动速度为60mm/s-100mm/s，时间60s;所述2号活化液活化时极性反接，工作电压7V，镀笔相对运动速度为100mm/s-130mm/s，时间90s;所述3号活化液活化时极性反接，工作电压8V，相对运动速度为100mm/s-130mm/s，时间90s；所述采用特殊镍液打底时极性正接，工作电压7V，相对运动速度为60mm/s-100mm/s，电量15 Amin；所述刷镀相应镀层时极性正接，工作电压7V，相对运动速度为60mm/s-100mm/s，电量60Amin;所述性能测试方法为：采用球盘式摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下进行摩擦磨损实验;转动盘转速为250r/min，磨球材料为GCr15，半径为22mm，加载载荷为4N，磨损时间为5min;磨损后采用无水乙醇进行清洗，干燥，然后采用电子分析天平测量镀层的磨损量。然后采用显微镜观察磨痕形貌、测试磨痕宽度;采用扫描电子显微镜观察分析纳米复合镀层的表面形貌、组织结构。本专利技术的镀层，根据球盘式摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下进行的摩擦磨损实验结果显示，其摩擦系数约为0.25，磨损量为0.7mg。本专利技术的有益效果:本专利技术为一种基于纳米电刷镀技术而制备的纳米Ni-CNTs/PTFE复合镀层，属于复合材料制备
通过纳米电刷镀技术，将CNTs作为增强体，与镍基镀层结合，为了进一步提高结构材料的性能，可在镀液中添加PTFE乳液，获得组织细化致密、耐磨性、耐腐蚀性及表面平整的复合镀层，这对于提高零件的表面性能、促进工业的发展和科技水平的提高具有重要的意义。具体实施方式为了便于理解，下面结合实施例对本专利技术予以进一步说明。本专利技术所述纳米Ni-CNTs/PTFE复合镀层按以下步骤制备：（1）CNTs/PTFE电刷镀液溶液原料与配方：快速镍溶液（主要成分250g/L硫酸镍），1g/L CNTs溶液（平均直径60-100nm），2g/L PTFE溶液（平均粒子直径为160nm），0.2g/L十二烷基苯磺酸钠溶液，0.2g/L Mg（NO3）2·6H2O溶液；（2）CNTs/PTFE电刷镀液制备步骤：将CNTs放入混酸中回流1h，并采用超声波震荡，真空烘干，然后与2g/L PTFE、0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于纳米电刷镀技术的纳米Ni‑PTFE/CNTs复合镀层制备方法，其特征在于:（1）基体表面有机溶剂擦洗预处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）采用特殊镍液打底；（6）采用CNTs/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层：（7）性能测试。
【技术特征摘要】
1.基于纳米电刷镀技术的纳米Ni-PTFE/CNTs复合镀层制备方法，其特征在于:（1）基体表面有机溶剂擦洗预处理；（2）1号电净液除油；（3）2号活化液活化；（4）3号活化液活化；（5）采用特殊镍液打底；（6）采用CNTs/PTFE电刷镀液进行电刷镀复合镀层：（7）性能测试。2.根据权利要求1所述的基于纳米电刷镀技术的纳米Ni-PTFE/CNTs复合镀层制备方法,其特征是:所述CNTs/PTFE电刷镀液制备方法为:所述电刷镀液原材料配方为:快速镍溶液,其主要成分250g/L硫酸镍，1g/L CNTs溶液,其平均直径60-100nm，2g/L PTFE溶液,其平均粒子直径为160nm，0.2g/L十二烷基苯磺酸钠，0.2g/L Mg（NO3）2·6H2O;将碳纳米管放入混酸中回流1h，并采用超声波震荡，真空烘干，然后与2g/L PTFE、0.2g/L十二烷基苯磺酸钠和0.2g/L Mg（NO3）2·6H2O加入到快速镍溶液中，超声波搅拌30min，获得备用镀液；其中混酸为浓硫酸和浓硝酸按照体积比为3:1混合后的酸。3.根据权利要求2所述的所述基于纳米电刷镀技术的纳米Ni-PTFE/CNTs复合镀层制备方法,其特征是:所述碳纳米管为多壁碳纳米管。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小兵，刘燚栋，杨仁贤，童贤靓，王佳铭，郑志强，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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