一种采用磁场辅助复合电镀的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于表面处理技术领域，涉及一种复合电镀的方法，具体来说是一种采用磁场辅助复合电镀的方法。
【背景技术】
[0002]磁性三氧化二铁经包覆后不仅具有三氧化二铁的磁性能，还具有了包覆层的表面性能，双重性能的核壳结构磁性微粒在催化、环境、医药等领域有广泛的应用。
[0003]关于核壳结构磁性三氧化铁的制备，有广泛的研究，如二氧化钛包覆氧化铁的复合微粒多为球状，CN101186762A、CN101037205A、CN101205420A、CN101783217A、CN101752049介绍的均为球状的核壳型磁性氧化铁复合颗粒的制备方法;CN101707106A、CN1445797A、CN1477082A介绍了球状的单核或多核的磁性氧化铁复合颗粒的制备方法，不能得到高分散的单核磁性核壳型微粒;CN103357360A、CN103157430A介绍了采用氧化铁的前驱体合成了球状的核壳型二氧化钛包覆的磁性氧化铁复合微粒;CN103721714A制备了椭球状的磁性微粒，通过控制三氧化二铁粒子与硫酸钛溶液摩尔比，获得厚壳结构的复合微粒。Si02、Al203、Zr02等包覆层，SiC、BC、C包覆层的核壳结构磁性微粒也得到研究和应用。
[0004]无机微粒复合电镀主要依靠微粒粘附于电极上，复合电镀进入镀层中，这种粘附作用受到微粒和电极特性的影响，也与镀液成分和性能及电镀条件有关，镀层中微粒的含量和分布很难控制。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种采用磁场辅助复合电镀的方法，所述的这种采用磁场辅助复合电镀的方法解决了传统复合电镀中存在的镀液中微粒分散，镀层中微粒含量和分布控制的困难的技术问题。
[0006]本发明提供了一种采用磁场辅助复合电镀的方法，包括如下步骤:
[0007](I)将核壳结构的磁性三氧化二铁微粒超声分散在电镀液中；
[0008](2)在外加磁场的作用下，将分散在镀液中的核壳结构磁性微粒吸附在阴极表面；
[0009](3)将电流通过电镀体系，吸附在阴极的核壳结构磁性微粒随沉积金属层厚度增加，逐步复合到金属镀层中，形成复合镀层。
[0010]进一步的，步骤(I)中核壳结构磁性三氧化二铁微粒表面的包覆壳层为Si02、Ti02、Zr02、或者Al2O3等氧化物层，或者为SiC、C、BC等碳化物。
[0011 ]进一步的，步骤(I)中核壳结构磁性三氧化二铁在镀液中的含量为l_3g/L。
[0012]进一步的，步骤(I)中核壳结构磁性三氧化二铁的形貌为球形、椭球形、或者针状，核壳结构磁性三氧化二铁的微粒粒径小于I微米。
[0013]进一步的，步骤(I)中电镀液为能保证核壳结构磁性微粒组分稳定电镀Cu、N1、Zn、Cr层的单金属电镀液体系，或者是Zn-N1、Cu-Sn合金电镀液体系。
[0014]进一步的，步骤(2)中外加磁场为永久磁体提供，或者是由电磁体提供。
[0015]进一步的，步骤(2)中的磁体放置在阴极一侧，并保持与阴极平行位置。
[0016]进一步的，步骤(2)中阴极基体在吸附核壳结构磁性微粒进行复合电镀前，通过抛光处理或者电镀光亮镀层处理，光亮镀层的厚度控制在5微米以下。
[0017]进一步的，通过重复步骤(1)-(3)，可以得到多层结构的复合镀层，最外层结构的金属镀层的厚度控制在核壳结构磁性微粒粒径的40?60%。
[0018]具体的，上述的一种采用磁场辅助复合电镀的方法，包括如下步骤:
[0019]I)配制浓度为I?5g/L核壳结构磁性复合微粒悬池液，超声分散0.5?2小时；
[0020]2)—个配制光亮镀镍液的步骤;先称取硫酸镍、氯化镍，倒入一个容器中，加入水搅拌使其溶解;再加入溶解好的硼酸溶液，得到基础镀液，再加入十二烷基硫酸钠、糖精、丁炔二醇，在上述的光亮镀镍液中，硫酸镍的浓度为300g/L，氯化镍的浓度为40g/L，硼酸的浓度为30g/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.05g/L，糖精的浓度为0.5g/L，丁炔二醇的浓度为
0.25g/L，T = 55-60°C，J = 3A/dm2，pH=3.8-4.4;
[0021]3) —个配制复合镀镍液的步骤;先称取硫酸镍、氯化镍，加入到一个反应容器中，加入水搅拌使其溶解，在其中加入溶解好的硼酸溶液，上述复合镀镍液的PH= 2.0-4.5,T =55-60°C，硼酸在上述复合镀镍液中的浓度为20g/L;硫酸镍在上述复合镀镍液中的浓度为300g/L，氯化镍在上述复合镀镍液中的浓度为40g/L;
[0022]4)—个阴极预处理的步骤；用紫铜片作阴极，按照打磨、冷水洗、化学除油、冷水洗、稀酸弱浸蚀、冷水洗的步骤进行预处理，化学除油采用碱性除油体系，所述的碱性除油体系由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠和去离子水组成，在所述的碱性除油体系中，氢氧化钠的浓度为8g/L，碳酸钠的浓度为60g/L，磷酸钠的浓度为60g/L，硅酸钠的浓度为6g/L，化学除油温度为80-90°C，时间为3-5分钟，在采用稀酸进行弱浸蚀的过程中，稀酸为质量百分比浓度为3?8 %的硫酸溶液，浸蚀时间为0.5-lmin;
[0023]5) —个光亮镀镍的步骤；用步骤(2)配制的光亮镀镍溶液，在经过步骤(4)预处理的紫铜基体上预先电镀一层厚度为500?700nm的光亮、平整的镀层作为底层，光亮镀镍的电流密度采用2-3A/dm2;
[0024]6)—个采用磁场辅助复合电镀镍的步骤;将步骤(I)配制的核壳结构磁性微粒的悬浮液滴加到步骤(3)配制的复合镀镍电镀液中，所述的悬浮液和电镀液的体积比为2?4:200，充分分散，在镀槽外阴极侧加磁场，待电镀液中悬浮的核壳结构磁性微粒完全均勾吸附制阴极后，按照复合镀镍工艺开始电镀，基质金属镍层的厚度控制在600-2200nm，重复操作，得到含有定向排列的椭球状磁性复合微粒γ -Fe203/Ti02的复合镀层。
[0025]具体的，磁场由电磁铁提供，磁场强度通过控制电磁铁的电流强度来控制。
[0026]本发明以磁性三氧化二铁为核的核壳结构颗粒分散在镀液中，利用外加磁场的磁力作用，将悬浮在电镀液中的核壳结构磁性微粒吸附在阴极上，通过直流电沉积的方法在阴极析出基质金属，沉积金属层将吸附在阴极表面的磁性颗粒复合进镀层中，得到复合镀层。将吸附的核壳结构磁性微粒嵌入基质金属中，获得复合镀层。
[0027]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明在外磁场的作用下将磁性颗粒吸附在阴极表面，同时电镀金属层。本发明通过控制复合微粒添加量、复合电镀阴极电流密度、磁场强度，可以控制对复合镀层中磁性复合微粒含量。
【附图说明】
[0028]图1是椭球状核壳结构的二氧化钛包覆磁性三氧化二铁微粒在放大8万倍下的SEM图。
[0029]图2是实施例1所得的Ni_(γ-Fe2(Wt12)复合镀层微观形貌。
【具体实施方式】
[0030]下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0031]实施例1
[0032]一种采用磁场辅助复合电镀的方法，包括如下步骤:
[0033](I)、配制浓度为2.5g/L的复合微粒悬浊液:称取0.05g核壳结构复合微粒γ -Fe203/Ti02，放入锥形瓶中，量取20mL蒸馏水加入锥形瓶中，一边搅拌一边超声分散I小时，备用;
[0034](2)、光亮镀镍液的配制;光亮镀镍液配方作为