专利名称：颗粒表面化学镀覆金属的方法
技术领域：
本发明涉及一种材料表面改性技术领域的方法，具体地说，涉及的是一种颗粒表
面化学镀覆金属的方法。
背景技术：
颗粒化学镀覆金属是一种有效的表面改性手段，通过在陶瓷或金属颗粒表面化学 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。例如在陶瓷颗粒表 面镀覆铜或银等金属，将会在保持陶瓷本身高硬度、高强度特点前提下改变陶瓷颗粒表面 性能，使得陶瓷颗粒表面导电，并易与金属结合。在铜颗粒表面镀覆银金属，将会极大增加 铜颗粒表面导电性能并使得颗粒抗氧化性增强。因此颗粒表面化学镀覆金属已经广泛应用 于新材料制备开发、复合材料界面改善等方面。然而随着技术要求的不断提高，现在逐渐需 要在亚微米或纳米级别的颗粒上化学镀覆金属。对亚微米或纳米颗粒表面化学镀覆的难点 有以下几点一、颗粒细小导致的表面积巨大，使得颗粒容易团聚而不易分散，这就容易导 致化学镀覆不均匀；二、由于颗粒表面积巨大，使得化学镀液体系变得不稳定，在施镀过程 中容易导致自分解或反应速度过快，从而导致镀覆不上或施镀不完全。国内外对于亚微米 颗粒表面化学镀覆的研究主要如下； 1)屈战民；石墨粉末化学镀镍及化学镀银工艺；电镀与精饰29 (6) 2007 ;
2)沈培；镀液搅拌_化学镀镍的重要工艺条件；涂料涂装与电镀3(4)2005 ;
3)蔡克峰；在陶瓷粉末表面化学镀包复金属；电镀与环保14 (2) 1994 ;
4)张邦维；施镀工艺参数对化学镀沉积速率的影响；电镀与环保19 (5) 1999 ;
从以上文献可知对于这两个问题的主要解决办法有以下几种1)在化学镀液中 添加分散剂，这样可以相对减小团聚问题的产生，但是会影响化学镀覆金属与原有颗粒的 结合力。2)采用搅拌和超声震荡结合的办法，但是现在一般是超声震荡置于容器之外，其震 荡效果大为减弱。3)采用减缓溶液滴注速度来解决反应过快镀覆不均匀问题，但是由于在 反应液中存在过大浓度梯度，因此单纯靠控制加入速度是很难解决以上问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种颗粒表面化学镀覆金属的 方法，有效解决了粉末颗粒化学镀覆中团聚、表面镀覆不均匀、镀覆速度过快导致镀液不稳 定的问题。 为实现上述目的，本发明将超声震荡发生装置放在机械搅拌浆内，采用机械搅拌 与内置超声震荡相结合；并采用液相喷雾添加反应组分的方式，使粉末颗粒充分分散，施镀 区域反应均匀稳定，从而达到粉末颗粒表面均匀包覆的目的。 上述颗粒适用于一切陶瓷粉末颗粒，其平均粒度在0. 01 ii m-100 y m之间，所镀覆
金属为一切可实现化学镀覆的金属。 本发明具体实施时，按照以下步骤进行
第一步，首先将粉末颗粒进行表面处理，之后过滤并用去离子水清洗三遍； 所述表面处理，其方式为酸洗敏化活化处理或直接采用酸洗处理，其目的是增加
镀覆金属与被镀覆粉末颗粒表面之间的结合力。 第二步，将表面处理后的粉末颗粒加入化学镀液的还原剂溶液中分散；
所述分散，其采用内置超声震荡与机械搅拌相结合的方法，超声震荡装置置于机 械搅拌浆内；通过调节机械搅拌速度、超声震荡频率来控制粉末分散程度。搅拌速度为 50-500转/分钟，超声震荡频率为15KHz-100KHz。 第三步，将化学镀液体系中的主盐溶液添加进还原剂溶液中进行施镀；
所述添加，其方式为液相喷雾，喷雾速度可调，喷雾速度在5ml-100m1/分钟。
第四步，将化学包覆完成的粉末颗粒过滤干燥。 本发明所采用的颗粒表面化学镀覆方法，由于采用了机械搅拌与内置超声震荡相 结合的方法，从而有效提高了分散效率，解决了粉末团聚的问题。并通过采用液相喷雾添加 反应组分的方法，使得化学镀液体系中反应均匀，可避免镀液不稳定、粉末颗粒表面施镀不 均匀的缺点，具有操作简便、颗粒分散均匀、包覆完整等优点，有效解决了粉末颗粒化学镀 覆中团聚、表面镀覆不均匀、镀覆速度过快导致镀液不稳定的问题。
图1为本发明实施例中机械搅拌与超声震荡及液相喷雾示意图
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施例作一详细描述，以下的实施例只是作为理解本发
明技术方案之用，并不是用于限定本发明的范围。 如图1所示，用于示意本发明以下实施例的操作流程。 如图2所示，本发明实施例中机械搅拌与超声震荡及液相喷雾示意图，其中1， 2_搅拌浆正负电极；12， 13-喷雾设备正负电极；10， 11-超声震荡设备正负电极；3-导管； 4_还原剂溶液；5-待镀覆粉末；6-主盐溶液；7_搅拌浆上的内置超声震荡孔；8_搅拌浆；
9_喷雾装置。使用过程中首先将待镀覆粉末与还原剂溶液装入容器中，之后接通正负电极
运转搅拌浆及其内置超声装置，然后将主盐溶液从导管中输入，并开启喷雾装置，将主盐溶 液以雾状形式加入到还原剂溶液中进行化学镀覆。 实施例一 以平均粒径为0. 01 ii m的WC粉末颗粒表面包覆Ag金属为例 首先将5gWC粉末颗粒(粒度为0.01i!m)置于5%硝酸溶液中，搅拌清洗10分钟，
然后采用去离子水清洗三遍后抽滤。 将抽滤后的粉末颗粒倒入500ml的水合肼溶液中，其浓度为3ml/L，用氨水调节ffl 值为8，搅拌速度为500转/分钟，超声震荡频率为100KHz，搅拌超声震荡15分钟。
然后将浓度为10g/L硝酸银溶液500ml以喷雾形式加入，硝酸银溶液加入速度为 5ml/min，待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的WC粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。
之后将镀覆好的WC粉末颗粒置于真空中，IO(TC干燥24小时。所获得的WC粉末 颗粒包覆均匀，Ag包覆层厚度为0. 5-0. 6 ii m，施镀过程中镀液稳定。
实施例二 以平均粒径为1 ii m的WC粉末颗粒表面包覆Ag金属为例 首先将15g WC粉末颗粒(粒度为lym)置于5%硝酸溶液中，搅拌清洗5分钟，然 后采用去离子水清洗三遍后抽滤。 将抽滤后的粉末颗粒倒入500ml水合肼溶液中，其浓度为6ml/L，用氨水调节ffl值
为IO，搅拌超声震荡，然后将浓度为30g/L的500ml硝酸银溶液以喷雾形式加入，硝酸银加
入速度在30ml/L，搅拌速度为200转/分钟，超声震荡频率为15KHz。 待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的WC粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。 之后将镀覆好的WC粉末颗粒置于真空中，15(TC干燥24小时。所获得的WC粉末
颗粒包覆均匀，Ag包覆层厚度为0. 8-1 m，施镀过程中镀液稳定。 实施例三 以平均粒径为2 ii m的SiC粉末颗粒表面包覆Ag金属为例 首先将8g SiC粉末颗粒(粒度为2iim)置于10%硝酸溶液中，搅拌清洗10分钟， 然后采用去离子水清洗三遍后抽滤。将抽滤后的粉末颗粒进行敏化活化处理，采用15% SnCl2溶液敏化及20% PdCl溶液活化处理，之后用去离子水清洗三遍。
之后将上述处理好的粉末颗粒倒入500ml水合肼溶液中，其浓度为4. 5ml/L，用氨 水调节ra值为9，搅拌超声震荡。然后将500ml浓度为15g/L硝酸银溶液以喷雾形式加入， 硝酸银加入速度在45ml/min，搅拌速度为100转/分钟，超声震荡频率为30KHz。
待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的SiC粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。
之后将镀覆好的SiC粉末颗粒置于真空中，IO(TC干燥24小时。所获得的SiC粉 末颗粒包覆均匀，Ag包覆层厚度为0. 8-1 ii m，施镀过程中镀液稳定。
实施例四 以平均粒径为10 ii m的金刚石粉末颗粒表面包覆Ag金属为例 首先将5g金刚石粉末颗粒(粒度为lOOym)置于5%硝酸溶液中，搅拌清洗10分
钟，然后采用去离子水清洗三遍后抽滤。将抽滤后的粉末颗粒进行敏化活化处理，采用15 %
SnCl2溶液敏化及20% PdCl溶液活化处理，之后用去离子水清洗三遍。 之后将上述处理好的粉末颗粒倒入500ml的水合肼溶液中，其浓度为3ml/L，用氨
水调节PH值为8，搅拌超声震荡，然后将浓度为10g/L硝酸银溶液500ml以喷雾形式加入，
硝酸银加入速度在100ml/min，搅拌速度为50转/分钟，超声震荡频率为lOOKHz。 待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的金刚石粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。 之后将镀覆好的金刚石粉末颗粒置于真空中，ll(TC干燥24小时。 所获得的金刚石粉末颗粒表面包覆均匀，包覆层厚度为2-3 ii m，施镀过程中镀液 实施例五 以平均粒径为100 ii m的金刚石粉末颗粒表面包覆Cu金属为例 首先将10g金刚石粉末颗粒(粒度为lOOym)置于20%硝酸溶液中，搅拌清洗30
分钟，然后采用去离子水清洗三遍后抽滤。 将抽滤后的粉末经敏化活化处理后倒入500ml甲醛溶液中，其浓度为3ml/L，用 氢氧化钠溶液调节ra值为10，搅拌超声震荡，然后将浓度为45g/L的500ml硫酸铜溶液
5以喷雾形式加入，硫酸铜加入速度在5ml/min，搅拌速度为150转/分钟，超声震荡频率为 50KHz。 待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的金刚石粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。
之后将镀覆好的金刚石粉末颗粒置于真空中，15(TC干燥24小时。所获得金刚石 粉末颗粒表面镀覆均匀，镀覆层厚度为3-5 ii m，施镀过程中镀液稳定。
实施例六 以平均粒径为30 ii m的SiC粉末颗粒表面包覆Cu金属为例 首先将10g SiC粉末颗粒(粒度为30iim)置于10%硝酸溶液中，搅拌清洗10分 钟，然后采用去离子水清洗三遍后抽滤。 将抽滤后的粉末颗粒经敏化活化后倒入500ml甲醛溶液中，其浓度为4. 5ml/L，用 氢氧化钠调节K1值为9，搅拌超声震荡。然后将500ml浓度为35g/L硫酸铜溶液以喷雾形 式加入，硝酸银加入速度在15ml/min，搅拌速度为250转/分钟，超声震荡频率为50KHz。
待化学镀覆完全后，抽滤获得镀覆好的SiC粉末颗粒，并用去离子水冲洗三遍。
之后将镀覆好的SiC粉末颗粒置于真空中，12(TC干燥24小时。所获得SiC粉末 颗粒表面包覆均匀，包覆层厚度为1-2 ii m，施镀过程中镀液稳定。
权利要求
一种颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，将超声震荡发生装置放在机械搅拌浆内，采用机械搅拌与内置超声震荡相结合，并采用液相喷雾添加反应组分的方式，使粉末颗粒充分分散，施镀区域反应均匀稳定，从而实现粉末颗粒表面均匀包覆。
2. 根据权利要求1所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，首先将粉末颗粒进行表面处理，之后过滤并用去离子水清洗； 第二步，将表面处理后的粉末颗粒加入化学镀液中还原剂溶液中分散；所述分散方式，其采用内置超声震荡与机械搅拌相结合的方法进行分散，超生震荡装置置于机械搅拌浆 内；第三步，将化学镀覆反应主盐溶液添加进第二步所获的溶液中进行施镀； 第四步，将化学包覆完成的粉末颗粒过滤干燥。
3. 根据权利要求1或2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述粉末颗 粒为一切陶瓷粉末颗粒，所镀覆金属为可由化学镀覆获得的金属。
4. 根据权利要求1或2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述粉末颗 粒，其平均粒度在0. 01 ii m-100 ii m之间。
5. 根据权利要求2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述表面处理， 其方式为酸洗敏化活化处理或直接采用酸洗处理。
6. 根据权利要求2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述去离子水 清洗，其次数为三遍。
7. 根据权利要求1或2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述分散， 其粉末分散程度通过调节机械搅拌速度、超声震荡频率来控制。
8. 根据权利要求7所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述机械搅拌 速度为50-500转/分钟，所述超声震荡频率为15KHz-100KHz。
9. 根据权利要求2所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述添加，其方 式为液相喷雾，喷雾速度可调。
10. 根据权利要求9所述的颗粒表面化学镀覆金属的方法，其特征在于，所述喷雾速度 在5ml-100ml/分钟。
全文摘要
本发明公开一种颗粒表面化学镀覆金属的方法，将超声震荡发生装置放在机械搅拌浆内，采用机械搅拌与内置超声震荡相结合，并采用液相喷雾添加反应组分的方式，使粉末颗粒充分分散，施镀区域反应均匀稳定，从而达到粉末颗粒表面均匀包覆的目的。由于采用了机械搅拌与内置超声震荡相结合的方法，从而有效提高了分散效率，解决了粉末颗粒团聚的问题。并通过采用液相喷雾添加反应组分的方法，使得化学镀液体系中反应均匀，可避免镀液不稳定、粉末颗粒表面施镀不均匀的缺点。本发明具有操作简便、粉末颗粒分散均匀、包覆完整等优点，有效解决了粉末颗粒化学镀覆中团聚、表面镀覆不均匀、镀覆速度过快导致镀液不稳定的问题。
文档编号C23C18/31GK101758230SQ20091019627
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者甘可可, 祁更新, 陈乐生, 陈晓 申请人:温州宏丰电工合金有限公司