复合银镀溶液及其制备方法、电沉积工艺和应用与流程

本发明属于电镀领域，尤其涉及复合银镀溶液及其制备方法、电沉积工艺和应用。

背景技术：

高压隔离开关是电力系统中使用量最多的输变电设备之一，也是重要的控制和保护装置，其运行状况是否正常关系到整个电网的安全和稳定。操作失灵、绝缘子断裂、导电回路过热以及锈蚀是目前隔离开关运行中反映出来的4个主要问题。

目前国内隔离开关动、静触头材质多选用铜，为保证良好的导电性表面一般进行镀银处理，即以纯银板作阳极，铜触头作阴极，在氰化镀银体系下进行电沉积。但是随着电力建设的迅猛发展，特别是超高压、特高压线路以及智能电网的建设，普通镀银层的使用寿命已经很难满足高压隔离开关等输变电设备的实际需求，普通镀银层质软，耐磨性差，抗变色及自清洁能力不强等问题亟待解决。而且，氰化物是剧毒，对生态环境和生产人员的健康都有极大的危害，同时对废液处理的技术和成本要求较高。

目前，有学者提出制备银-石墨烯复合材料制备新型银渡溶液，但当前复合银镀溶液制备的银-石墨复合镀层中石墨烯没有很好的结合到复合镀层中，造成复合镀层的硬度、厚度等性能下降。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明公开的复合银镀溶液及其制备方法、电沉积工艺和应用能有效解决当前复合银镀溶液制备的银-石墨复合镀层中石墨没有很好的结合到复合镀层，造成复核镀层性能下降的技术缺陷。

本发明还提供了一种复合银镀溶液，其特征在于，包括下列组分：

作为优选，包括下列组分：

作为优选，所述水溶性的含银化合物为硝酸银。

其中，所述复合银镀溶液的溶剂为水。

本发明还提供了一种复合银镀溶液的制备方法，包括：

1)将水溶性的含银化合物、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钾、聚乙烯亚胺和硫代氨基脲混合，得到混合溶液；

2)将步骤1)的混合溶液与氧化石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵混合，在超声条件下使氧化石墨烯溶解，获得复合银镀溶液。

作为优选，所述氧化石墨烯购买自常州第六元素材料科技股份有限公司。

作为优选，步骤1)所述混合溶液的ph为5-6。

本发明还提供了一种电沉积工艺，包括：

1))制备复合银镀溶液；

2))设置铜片和银板；

3))将步骤2))的铜片和银板置于步骤1))的复合银镀溶液中进行电沉积，得到银-石墨复合镀层。

作为优选，所述电沉积的电流密度为0.3-0.6a/dm²。

更为优选，所述电沉积的电流密度为0.5a/dm²。

作为优选，所述电沉积的搅拌速度为1000-1200r/min。

更为优选，所述电沉积的搅拌速度为1200r/min。

作为优选，所述电沉积的施镀温度为20-50℃。

更为优选，所述电沉积的施镀温度为25℃。

最为优选，所述电沉积的参数为：电流密度为0.5a/dm²；搅拌速度为1200r/min；施镀温度为25℃。

本发明公开的所述的复合银镀溶液和/或所述的复合银镀溶液的制备方法和/或所述的电沉积工艺在制备银-石墨烯复合镀层中的应用。

本发明提供了一种复合银镀溶液，所述复合银镀溶液包括：水溶性的含银化合物、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钾、聚乙烯亚胺、硫代氨基脲、氧化石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵，本发明的复合银镀溶液制备的银-石墨烯复合镀层中石墨烯能使得很好的分散结合在镀层中，大大提高的镀层的性能。本发明还公开了一种电沉积工艺，相比于传统电沉积工艺，本发明公开的电沉积工艺简单，而且可控性好，使得石墨烯、银粒子能很好的与金属板结合，从而获得性能优异的金属复合镀层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示不同搅拌速度制备的镀层的性能分析；

图2示不同电流密度制备的镀层的性能分析；

图3示不同电镀温度制备的镀层的性能分析；

图4示复合银镀溶液不同的ph值制备的镀层的性能分析；

图5示银-石墨烯复合镀层的微观形貌，其中，左图为放大200倍的微观形貌，右图为放大6000倍的微观形貌。

具体实施方式

本发明提供了复合银镀溶液及其制备方法、电沉积工艺和应用，能有效解决当前复合银镀溶液制备的银-石墨复合镀层中石墨没有很好的结合到复合镀层的技术缺陷。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

其中，以下实施例的原料和试剂均为市售，ctab为十六烷基三甲基溴化铵。所述氧化石墨烯购买自常州第六元素材料科技股份有限公司。

实施例1

试验组1至试验6：40g/l硝酸银、200g/l硫代硫酸钠、40g/l焦亚硫酸钾、1g/l氧化石墨烯、0.5g/lctab、聚乙烯亚胺0.8g/l、硫代氨基脲0.8g/l，充分搅拌后超声1h，制得复合银镀溶液。

将进行除油、打磨、超声波清洗、碱洗和酸洗的铜片基板和银片置于上述试验组1～试验组6的复合银镀溶液后，进行复合电沉积制备得到银-石墨烯复合镀层。

复合电沉积的参数设置为：

试验组1：搅拌速度：400r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组2：搅拌速度：600r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；；

试验组3：搅拌速度：800r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组4：搅拌速度：1000r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组5：搅拌速度：1200r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组6：搅拌速度：1400r/min；电流密度：0.5a/dm²；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5。

检测试验组1～6的银-石墨烯复合镀层的厚度和硬度，结果如图1所示，搅拌速度对银-石墨烯复合镀层的厚度影响不大，试验组1～6的银-石墨烯复合镀层的厚度在9.5μm附近，而搅拌速度对银-石墨烯复合镀层的硬度影响较大，当搅拌速度在1200r/min时，其硬度达到最大值。

实施例2

试验组1至试验7：40g/l硝酸银、200g/l硫代硫酸钠、40g/l焦亚硫酸钾、1g/l氧化石墨烯、0.5g/lctab、聚乙烯亚胺0.8g/l、硫代氨基脲0.8g/l，充分搅拌后超声1h，制得复合银镀溶液。

将进行除油、打磨、超声波清洗、碱洗和酸洗的铜片基板和银片置于上述试验组1～试验组7的复合银镀溶液后，进行复合电沉积制备得到银-石墨烯复合镀层。

复合电沉积的参数设置为：

试验组1：电流密度：0.1a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组2：电流密度：0.2a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组3：电流密度：0.3a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组4：电流密度：0.4a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组5：电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组6：电流密度：0.6a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组7：电流密度：0.7a/dm²；搅拌速度：1000r/min；施镀温度：25℃；电沉积时间30min；镀液ph值5。

检测试验组1～7的银-石墨烯复合镀层的厚度和硬度，结果如图2所示，电流密度对银-石墨烯复合镀层的硬度影响较大，在0.5a/dm²的电流密度下，银-石墨烯复合镀层的硬度达到最大值；同样的，电流密度对银-石墨烯复合镀层的厚度影响较大，随着电流密度不断增大，其厚度也不断增大。

实施例3

试验组1至试验6：40g/l硝酸银、200g/l硫代硫酸钠、40g/l焦亚硫酸钾、1g/l氧化石墨烯、0.5g/lctab、聚乙烯亚胺0.8g/l、硫代氨基脲0.8g/l，充分搅拌后超声1h，制得复合银镀溶液。

将进行除油、打磨、超声波清洗、碱洗和酸洗的铜片基板和银片置于上述试验组1～试验组6的复合银镀溶液后，进行复合电沉积制备得到银-石墨烯复合镀层。

复合电沉积的参数设置为：

试验组1：施镀温度：20℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组2：施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组3：施镀温度：30℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组4：施镀温度：35℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组5：施镀温度：40℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5；

试验组6：施镀温度：45℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；镀液ph值5。

检测试验组1～6的银-石墨烯复合镀层的厚度和硬度，结果如图3所示，施镀温度对银-石墨烯复合镀层的硬度影响较大，在25℃的施镀温度下，银-石墨烯复合镀层的硬度达到最大值；同样的，施镀温度对银-石墨烯复合镀层的厚度影响较大，当施镀温度为20℃时，银-石墨烯复合镀层的厚度最小，但随着施镀温度不断提高，其厚度也不断增大。

实施例4

试验组1至试验6：40g/l硝酸银、200g/l硫代硫酸钠、40g/l焦亚硫酸钾、1g/l氧化石墨烯、0.5g/lctab、聚乙烯亚胺0.8g/l、硫代氨基脲0.8g/l，充分搅拌后超声1h，制得复合银镀溶液。

将进行除油、打磨、超声波清洗、碱洗和酸洗的铜片基板和银片置于上述试验组1～试验组6的复合银镀溶液后，进行复合电沉积制备得到银-石墨烯复合镀层。

复合电沉积的参数设置为：

试验组1：镀液ph值4；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；

试验组2：镀液ph值4.5；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；

试验组3：镀液ph值5；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；

试验组4：镀液ph值5.5；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；

试验组5：镀液ph值6；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min；

试验组6：镀液ph值6.5；施镀温度：25℃；电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1000r/min；电沉积时间30min。

检测试验组1～6的银-石墨烯复合镀层的厚度和硬度，结果如图4所示，镀液ph值对银-石墨烯复合镀层的硬度影响较大。随着镀液ph值的增大，镀层的硬度也在增大，在镀液ph值为6时，银-石墨烯复合镀层的硬度达到最大值；同样的，镀液ph值对银-石墨烯复合镀层的厚度影响较大，随着镀液ph值的增大，镀层的厚度也在增大，在镀液ph值在6时，银-石墨烯复合镀层的厚度达到最大值。

实施例5

试验组：40g/l硝酸银、200g/l硫代硫酸钠、40g/l焦亚硫酸钾、1g/l氧化石墨烯、0.5g/lctab、聚乙烯亚胺0.8g/l、硫代氨基脲0.8g/l，充分搅拌后超声1h，制得复合银镀溶液。

将进行除油、打磨、超声波清洗、碱洗和酸洗的铜片基板和银片置于上述试验组的复合银镀溶液后，进行复合电沉积制备得到银-石墨烯复合镀层，复合电沉积的参数设置为电流密度：0.5a/dm²；搅拌速度：1200r/min；施镀温度：25℃；镀液ph值5.5；电沉积时间：30min；的工艺条件下制备出银-石墨烯复合镀层。

结果如图5所示，左图为银-石墨烯复合镀层放大200倍电镜图，右图为放大6000倍电镜图，从中可以清楚的看到石墨烯片层埋覆在镀层之中。