一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法技术

本发明专利技术公开了一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法，其过程为：(1)将Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗且过滤后用去离子水清洗；(2)先将硫酸镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，随后依次加入次亚磷酸钠溶液、硼酸溶液得到基础溶液，然后向基础溶液中加入离子液体，调节溶液pH值至9‑10，即可得到化学镀镍溶液；(3)将化学镀镍溶液加热至40‑70℃，待温度恒定后放入Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，镀覆结束后用去离子水清洗后干燥封存，即可。本发明专利技术方法对Al2O3陶瓷颗粒进行表面处理包覆镍，使陶瓷颗粒表面金属化，提高了金属液与Al2O3陶瓷颗粒的润湿能力，增强了陶瓷颗粒与金属基体的结合强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属基复合材料
，特别涉及一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法。
技术介绍
随着科学技术和现代工业的飞速发展，各行各业生产节奏不断提升，随之而来的机械零部件磨损也不断加快。传统的钢铁耐磨材料已无法满足日趋苛刻的生产要求，而非金属耐磨材料也因自身特点限制了其应用范围。陶瓷金属复合材料结合了金属和非金属耐磨材料优点，兼具金属高强度、良好塑性及韧性和陶瓷材料的高硬度、高耐磨性能，已成为国内外科研热点。近年来，以氧化铝(Al2O3)为代表的廉价陶瓷作为增强相的金属基复合材料因其经济优势，成为耐磨复合材料领域的研究热点。但是，Al2O3陶瓷存在脆性较大、与金属液的润湿性差等缺点，同时Al2O3/金属界面基本为机械结合，结合强度低，复合材料力学性能差，易导致复合材料在抗磨损服役过程中可靠性和耐磨性变差。因此，在复合材料制备中常需要预先在其表面镀覆金属以改善Al2O3和金属之间的结合。化学镀是一种有效的表面改性方法，通过在陶瓷颗粒表面镀覆金属往往能够在保持原有材料性能的基础上，改善材料表面性能，具有工艺和设备简单、成本低廉等优点。但是，在水溶液中对亚微米及纳米级别的陶瓷颗粒上镀覆金属时，都必需首先对陶瓷颗粒表面进行敏化-活化预处理以得到具有粗糙和活性的颗
粒表面，同时由于水溶液粘度小，颗粒容易产生团聚、分散稳定性差以及包覆不均匀等现象。因此，寻找一种不仅无需预处理过程，而且使金属均匀且牢固地包覆在陶瓷表面的溶剂是制备过程中需要解决的关键问题。离子液体是室温离子液体的简称，是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的熔盐体系。与其它溶剂相比，离子液体具有挥发性小、热稳定性高、液态范围大、易于循环利用等优异的物理化学性能，应用领域十分广阔。在陶瓷颗粒表面化学镀覆金属时，离子液体是一种优越的绿色溶剂。一方面，离子液体较大的粘度能够有效抑制陶瓷颗粒的沉降速度从而提高颗粒的分散稳定性；另一方面，离子液体较高的离子强度能够削弱固体颗粒间的相互作用以减少团聚。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是在于提供一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法，解决粉末颗粒化学镀覆中团聚、表面镀覆不均匀、镀覆速度过快等导致镀液不稳定的问题。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法，包括以下步骤：步骤1，将Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗10-30min，然后用去离子水清洗，获得具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；步骤2，配制化学镀镍溶液，其配制过程为：称取适量的硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸，分别用少量去离子水充分溶解配制成
溶液，先将硫酸镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，随后依次加入次亚磷酸钠溶液、硼酸溶液得到基础溶液，最后向基础溶液中加入离子液体，并用氢氧化钠调节溶液pH值至9-10，即可得到化学镀镍溶液；步骤3，将所述步骤2中的化学镀镍溶液加热至40-70℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g步骤1所述的Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为100-500rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合良好的镍包覆层，静置使固液分离，用去离子水清洗后干燥封存，即可。进一步地，所述Al2O3陶瓷颗粒的粒径为0.1-200μm。进一步地，所述步骤2的基础溶液中硫酸镍为25-55g/L，次亚磷酸钠为20-40g/L，柠檬酸钠为10-40g/L，硼酸为10-30g/L。进一步地，所述步骤2的离子液体为氯化-1-丁基-3-甲基咪唑、四氟硼酸咪唑、氯化胆碱-乙二醇中的任意一种，其含量为2-70g/L。进一步地，所述镍镀层厚度为0.1-50μm。本专利技术方法的有益效果是:(1)本专利技术方法对Al2O3陶瓷颗粒进行表面处理包覆镍，使陶瓷颗粒表面金属化，提高了金属液与Al2O3陶瓷颗粒的润湿能力；(2)本专利技术方法通过Al2O3陶瓷颗粒表面的金属镍作为陶瓷颗粒与金属基体的中间过渡层，解决了因基体与陶瓷颗粒膨胀系数相差太大而引起开裂的问题，增强了陶瓷颗粒与金属基体的结合强度。附图说明图1为本专利技术实施例的Al2O3陶瓷颗粒表面化学镀镍后的XRD图；图2为本专利技术实施例的Al2O3陶瓷颗粒表面化学镀镍后的SEM图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例实施例1(1)将0.1μm的Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗10min，然后过滤并用去离子水清洗三次，得到具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；(2)配制化学镀镍溶液，其离子液体采用氯化-1-丁基-3-甲基咪唑溶液，并用氢氧化钠调节化学镀镍溶液pH值至9，其中所含硫酸镍浓度为25g/L，次亚磷酸钠浓度为25g/L，柠檬酸钠浓度为25g/L，硼酸浓度为25g/L，氯化-1-丁基-3-甲基咪唑浓度为5g/L；(3)将制备好的化学镀镍溶液加热至40℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为100rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合力好的镍包覆层，静置使固液分离，用去离子水清洗后干燥封存，即可得到厚度为0.1μm的镍镀层。实施例2(1)将200μm的Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗30min，然后过滤并用去离子水清洗三次，得到具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；(2)配制化学镀镍溶液，其离子液体采用四氟硼酸咪唑溶液，并用氢氧化钠调节化学镀镍溶液pH值至9，其中所含硫酸镍浓度为55g/L，次亚磷酸钠浓度为40g/L，柠檬酸钠浓度为40g/L，硼酸浓度
为30g/L，氯化-1-丁基-3-甲基咪唑浓度为70g/L；(3)将制备好的化学镀镍溶液加热至70℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为300rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合力好的镍包覆层，静置使固液分离，用去离子水清洗后干燥封存，即可得到厚度为50μm的镍镀层。实施例3(1)将50μm的Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗20min，然后过滤并用去离子水清洗三次，得到具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；(2)配制化学镀镍溶液，其离子液体采用四氟硼酸咪唑溶液，并用氢氧化钠调节化学镀镍溶液pH值至10，其中所含硫酸镍浓度为40g/L，次亚磷酸钠浓度为30g/L，柠檬酸钠浓度为27g/L，硼酸浓度为25g/L，氯化-1-丁基-3-甲基咪唑浓度为50g/L；(3)将制备好的化学镀镍溶液加热至60℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为500rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合力好的镍包覆层，静置使固液分离，用去离子水清洗后干燥封存，即可得到厚度为10μm的镍镀层。本实施例中Al2O3陶瓷颗粒表面化学镀镍后的XRD表征结果参照图1，图中结果表明样品中只有氧化铝和金属镍粉，没有其它杂质；参照图2的扫描电镜SEM图像可以看出，金属镍包裹着氧化铝陶瓷粉，结合均匀，表面较光滑，是较为理想的金属/陶瓷复合材料。最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗10‑30min，然后用去离子水清洗，获得具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；步骤2，配制化学镀镍溶液，其配制过程为：称取适量的硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸，分别用少量去离子水充分溶解配制成溶液，先将硫酸镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，随后依次加入次亚磷酸钠溶液、硼酸溶液得到基础溶液，最后向基础溶液中加入离子液体，并用氢氧化钠调节溶液pH值至9‑10，即可得到化学镀镍溶液；步骤3，将所述步骤2中的化学镀镍溶液加热至40‑70℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g步骤1所述的Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为100‑500rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合良好的镍包覆层，静置使固液分离，用去离子水清洗后干燥封存，即可。

【技术特征摘要】
1.一种离子液体中Al2O3陶瓷表面化学镀镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将Al2O3陶瓷颗粒用丙酮清洗10-30min，然后用去离子水清洗，获得具有清洁表面的Al2O3陶瓷颗粒；步骤2，配制化学镀镍溶液，其配制过程为：称取适量的硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、硼酸，分别用少量去离子水充分溶解配制成溶液，先将硫酸镍溶液缓慢加入到柠檬酸钠溶液中，随后依次加入次亚磷酸钠溶液、硼酸溶液得到基础溶液，最后向基础溶液中加入离子液体，并用氢氧化钠调节溶液pH值至9-10，即可得到化学镀镍溶液；步骤3，将所述步骤2中的化学镀镍溶液加热至40-70℃，待温度恒定后，每1L化学镀镍溶液放入5g步骤1所述的Al2O3陶瓷颗粒进行化学镀镍，调节磁力搅拌转速为100-500rpm；镀覆结束后得到与Al2O3陶瓷结合良好的镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：汝娟坚，冯晶，蒋业华，周荣，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53