一种含石墨烯的复合化学镀镍磷溶液及镀层制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液配方，该镀液由化学镍磷镀液和含石墨烯的分散液组成，化学镍镀液由NiSO4·6H2O、·4H2O、·H2O、乳酸和稳定剂组成，分散液由石墨烯和醇类聚合物表面活性剂经磁力搅拌形成。将镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌后形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。将含石墨烯的复合化学镍磷镀液经化学镀槽和工件热处理后得到复合镀层。经该镀液化学镀工艺得到的镀层与一般的化学镍磷镀层相比，硬度、耐磨性、抗粘连性均有较大提高。
【专利说明】一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液及镀覆工艺
【技术领域】
本发明涉及一种化学镍磷镀液及镀覆工艺，具体涉及一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液及镀覆工艺。
【背景技术】
现代科学技术与工业的发展对材料提出了更加全面、更加严格的要求，材料表面的防护、改性、强化等方面的处理显得越来越重要。化学镍磷镀层技术以其优异的镀层特性以及镀层硬度高、耐磨性强、耐腐蚀性好、应用领域广泛（适用于金属、塑料、陶瓷、半导体等非金属材料表面）等优点，已经成为材料表面处理领域一项非常重要的技术。
在化学镀镍工艺中，研究人员一直在通过寻找理想的添加剂和合理的工艺条件来获得高质量的镍磷合金镀层。近年来，通过在化学镀过程中添加某些粒子，实现粒子与合金的共沉积，获得复合镀层，希望复合镀层兼具基体金属镀层和复合粒子相的特征，提高镀层的综合性能。SiC被认为是一种理想的复合化学镍磷镀层复合粒子，它的引入可以显著提高化学镍磷镀层的硬度和耐磨性(and, 137 (2001): 92-96)。但SiC粒子的掺杂量一般不高于镍磷合金体积比的20%。在此基础上，申请人：引入石墨烯，石墨烯与镍磷合金复合镀层的综合性能与镍磷合金镀层或SiC镍磷复合镀层的体系相比相对提高。
【发明概要】
[0004] 本发明针对现有技术的不足， 提供了一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液及电镀工艺。
本发明的含石墨烯的复合化学镍磷镀液，由化学镍磷镀液与含石墨烯的分散液按体积比1:1混合搅拌而成。
其中化学镍磷镀液，每升由25-30g NiSO4.6H2O、22-28g.4H2O、.H2O、15-25m1乳酸、1-2mg稳定剂加入蒸馏水中搅拌均匀即得。含石墨烯分散液，每升由20-80mg醇类聚合物为分散剂，将10-25g石墨烯加入蒸馏水中，超声分散30分钟，磁力搅拌120分钟即得。其中石墨烯粉末平均厚度为3.5nm，粒径为0.5-5μm。
本发明的电镀工艺为：工件镀前经除油、活化等清洁处理，放入复合镀液中进行化学复合镀；镀温控制在80-90℃，pH值为4.6-5.5，镀液时间为10-20min，镀速范围为10-20μm/h，镀液时间根据所需镀层厚度确定，镀液时间优选为60-。化学镀液后在惰性气氛中300-350℃热处理60min，即可得到复合镀层。
本发明具有的有益效果：
（一）石墨烯提高涂层硬度。石墨烯颗粒硬度较高，在镍磷涂层中形成硬质相，涂层更多体现硬质相颗粒的磨损行为，硬质相的弥散分布提高了复合涂层的承载能力。
[0009] (2)石墨烯提高涂层的耐磨性。涂层通过引入石墨烯粉末，改善了摩擦界面的接触状态，从而提高了复合涂层的耐磨性。石墨烯的存在还降低了镍磷涂层的表面能，有效提高了涂层的抗黏附性能。
[0010] (3)含石墨烯的复合化学镀镍磷溶液所获得的镀层与含SiC的镍磷镀液或镍磷复合镀液所获得的镀层相比，石墨烯粉末的引入进一步提高了镀层的硬度和耐磨性。
【详细方式】
本发明涉及一种含石墨烯的复合化学镀镍磷镀液配方，该复合镀液主要由化学镀镍磷镀液与含石墨烯的分散液混合搅拌而成，具有提高镀层硬度、耐磨性、抗粘连性的效果，本发明的效果以实施例形式说明，但并不局限于实施例。
[0021] 实施例1
将30g/L NiSO4·6H20、28g/L·4H20、30g/L·H20、25ml/L乳酸、2mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷镀液。
[0013] 以20mg/L的醇类聚合物为分散剂，将10g/L平均厚度为3.5纳米、直径为0.5-5μm的石墨烯粉末加入到蒸馏水中，超声分散30分钟，磁力搅拌120分钟，得到含石墨烯的分散液。
将体积比1:1的镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌，形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化处理后清洗干净，放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度为90℃，pH值为5.5，镀液时间60min，镀速为20μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理60min，得到复合镀层。镀层厚度为21μm，硬度为（l，磨损率为
0.36 X 10 6毫米3.N 1.米1.
实施例2
将28g/L NiSO4·6H20、26g/L·4H20、27g/L·H20、22ml/L乳酸、2mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷镀液。
以30mg/L醇类聚合物为分散剂，13g/L平均厚度为3.5nm，将粒径0.5-5μm的石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散30分钟，磁力搅拌120分钟，得到含石墨烯的分散液。
将体积比1:1的镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌，形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化处理后清洗干净，放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度为82℃，pH值为5.2，镀液时间60min，镀速为18μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理65min，得到复合镀层，镀层厚度为19μm，硬度为，磨损率为
0.35 X 10 6毫米3.N 1.米1.
实施例3
将27g/L NiSO4·6H20、25g/L .4H20、25g/L .H20、20ml/L乳酸、1.5mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷电镀液。
[0021] 以40mg/L醇类聚合物为分散剂，将15g/L平均厚度为3.5nm、直径为0.5-5μm的石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散30分钟，磁力搅拌120分钟，得到含有石墨烯的分散液。[0022] 将体积比为1:1的镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌，形成含有石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化处理后清洗干净，放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度为90℃，pH值为5.0，镀液时间90min，镀速为16μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理75min，得到复合镀层，镀层厚度为24μm，硬度为（1，磨损率为
0.32 X 10 6毫米3.N 1.米1.
实施例4
将26g/L NiSO4·6H20、24g/L .4H20、23g/L .H20、18ml/L乳酸、1.5mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷电镀液。
以45mg/L醇类聚合物为分散剂，将18g/L平均厚度为3.5nm，直径为0.5-5μm的石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散30min，磁力搅拌，得到含石墨烯的分散液。
将体积比1:1的镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌，形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化处理后清洗干净，放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度为80℃，pH值为4.8，镀液时间90min，镀速为15μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理90min，得到复合镀层。镀层厚度为23μm，硬度为（l，磨损率为
0.30 X 10 6毫米3.N 1.米1.
实施例5
将25g/L NiSO4·6H20、23g/L .4H20、22g/L .H20、16ml/L乳酸、1.2mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷电镀液。
以60mg/L醇类聚合物为分散剂，将21g/L平均厚度为3.5nm，直径为0.5-5μm的石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散30min，磁力搅拌，得到含石墨烯的分散液。
将体积比为1:1的镍磷镀液与石墨烯分散液混合搅拌，形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化等清洗处理，然后放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度为80℃，pH值为4.7，镀液时间为100，镀速为12μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理，得到复合镀层。镀层厚度为22μm，硬度为（1，磨损率为
0.29 X 10 6毫米3.N 1.米1.
[0047] 实施例6
将25g/L NiSO4·6H20、22g/L .4H20、20g/L .H20、15ml/L乳酸、1mg/L稳定剂加入蒸馏水中，搅拌，120分钟后得到镍磷镀液。
以80mg/L醇类聚合物为分散剂，将25g/L平均厚度为3.5nm，粒径为0.5-5μm的石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散30min，磁力搅拌，得到含石墨烯的分散液。
将体积比1:1的镍磷镀液和石墨烯分散液混合搅拌，形成含石墨烯的复合化学镍磷镀液。
工件镀前经除油、活化处理后清洗干净，然后放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度90℃，pH值4.6，镀液时间2.5，镀速10μm/h。化学镀液后在300℃氮气中进行热处理，得到复合镀层。镀层厚度21μm，硬度（1，磨损率
0.27 X 10 6毫米3.N 1.米1.
[0036] 以上是对本发明最佳实施例的工艺步骤的详细描述，但显然，本发明领域的研究人员可以根据上述步骤做出形式和内容上的非实质性变化，而不脱离本发明实际的保护范围。因此，本发明不限于上述具体形式和细节。
镍磷镀液、SiC镍磷复合镀液及
【维权请求】
1.一种含石墨烯的复合化学镀镍磷溶液，其特征在于：所述镀液由化学镀镍磷溶液和含石墨烯的分散液组成；其中，所述化学镀镍磷溶液与含石墨烯的分散液的体积比为1:1。
2.如权利要求 1 所述的一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液，其特征在于：每升化学镍磷镀液中加入 25-30g NiSO4 *6H20、22-28g *4H20、20-30g .H20、乳酸、1-2mg 稳定剂至蒸馏水，搅拌。
3.如权利要求 1 所述的含石墨烯的复合化学镀镍磷溶液，其特征在于：每升分散液以 20-80mg 醇类聚合物为分散剂，将 10-25g 石墨烯粉末加入蒸馏水中，超声分散 30 分钟，磁力搅拌 120 分钟即得。
4.如权利要求3所述的含石墨烯的复合化学镀镍-磷溶液，其特征在于：石墨烯粉末的平均厚度为3.5nm，直径为0.5-5μm。
5.一种含石墨烯的复合化学镍磷镀液的电镀工艺，其特征在于包括如下步骤：1)配制含石墨烯的复合化学镍磷镀液；2)清洗、处理工件；3)将处理后的工件放入复合镀液中进行化学复合镀；镀液温度控制在80～90℃，pH值为：4.6～5.5，镀液时间为：60～100μm/h，镀速范围为：10～20μm/h，镀液时间根据所需镀层厚度确定；4)化学镀液完成后，在惰性气氛中，300～350℃进行热处理，热处理时间为60min。
【文件号码】/
【公开日】2014年2月5日 申请日：2013年11月7日 优先权日：2013年11月7日
【发明人】周祥志、顾浩、徐泽鹏、胡炜炜 申请人：杭州光荣科技有限公司