专利名称：在ZrO<sub>2</sub>陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法
技术领域：
本发明涉及一种对陶瓷粉体进行处理使其表面金属化的方法，更具体 的说本发明涉及一种在Zr02陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法。
背景技术：
在新材料世界里，陶瓷材料与金属材料、有机高分子材料形成三足鼎 立之状。而高性能和功能性陶瓷材料尤为引人瞩目，如氧化锆陶瓷具有敏 感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发热 体等领域。复合粉体可用于制备固体燃料电池阳极支撑材料。固体燃料电 池的研究是近年来的一个热点课题，用Ni-YSZ(用￥203稳定Zr02陶瓷)材料 作阳极支撑，它的优点是提高发电效率，符合绿色能源发展方向。通常的 热机发电效率约在50%左右，而这种新型电池的电转化率为80%左右。
要使陶瓷-金属复合材料具有优良的力学性能，必须使材料形成以陶瓷 相为骨架，金属相为网格的纤维结构。陶瓷中引入金属有利于提高材料的 韧性，但同时也使陶瓷的高温抗蠕变和抗氧化性能有所降低。因此，为了 充分发挥陶瓷优良的高温性能，减少金属用量，金属的高细分散和均匀分 布就显得更为重要。目前，在无机非金属粉体材料上化学镀镍的工艺一般 采用碱性化学镀镍法，使用联氨、硼氢化钾等为还原剂，Pb2+、硫脲等作稳 定剂，不仅成本高，而且对人体会有一定危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、无污染的在Zr02陶 瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法。
本发明釆用的技术方案 一种在Zr02陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括下列步骤
A、 除油
将Zr02陶瓷粉体置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；
B、 敏化
除油后的Zr02陶瓷粉体在由15g/L的氯化亚锡和22g/L的HC1组成的 敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min,清洗；
C、 活化
表面敏化后的Zr02陶瓷粉体在由lg/L的氯化钯和132g/L的HC1组成 的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；
D、 解胶
表面活化后的Zr02陶瓷粉体在50g/L的氢氧化钠的溶液中反应2min， 清洗；
E、 还原
将上述Zr02陶瓷粉体置于50g/L的次亚磷酸钠还原液中反应0. 5min， 清洗；
F、施镀
镀液的组成为
NiS04 6H2025g/L
NaH2P02 H2030g/L
乳酸lOg/L
乙酸钠25g/L
貼0315g/L
KI030. 025g/L
Cl2H25S(^Na0. 002g/L
NaFlg/L
调节所述镀液pH值到4. 6 5. 4，控制温度为70°C，超声波下反应， 超声波频率为59kHz、功率300kW， Zr02陶瓷粉体的质量与镀液体积的装载 比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀的时间为5min，施镀结束后，静置冷却至室温，倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，
再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到所述Zr02陶瓷粉体包覆镍镀层的 产品。
本发明的有益效果本发明采用次亚磷酸钠作为还原剂、硫酸镍为主 盐的化学镀液，在Zr02陶瓷粉体的基体上进行化学镀镍，利用了超声波的 震荡分散及其机械能作用，完成施镀过程，本发明通过控制还原剂比值可 有效调节控制镀层的组成成分。本发明是一种酸性化学镀镍工艺，选择使 用适合的稳定剂组成，镀液稳定，施镀温度范围宽，便于控制施镀时间、 调节施镀速度。本发明施镀过程中粉体分散均匀，施镀后可得到质地一致 的Zr02陶瓷粉体包覆镍镀层的产品，从而扩展了 Zr02陶瓷粉体材料的应用 领域。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，M-P/Zr02粉体材料的制备 步骤如下①除油将粉体Zr02陶瓷置于无水乙醇中超声处理10 15min， 清洗；②敏化除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡10 15g/L，盐酸22g/L的敏 化液中并在超声作用下进行表面敏化处理8 10min，清洗；③活化表面敏 化后的陶瓷粉体在氯化钯lg/L，盐酸132g/L的HC1的活化液中，在超声 作用下反应5 10min，清洗；④解胶表面活化后的陶瓷粉体在氢氧化钠 30 50g/L的溶液中反应广3min，清洗；⑤还原将粉体置于次亚磷酸钠 20 50g/L的还原液中反应0.5~3min，清洗；⑥施镀调节镀液pH值为 4.6 5.4，镀液温度为60 85°C，反应所用超声波频率为30 80kHz，功率 300kW;粉体质量与镀液体积的装载比为5 10g/L，在镀液中进行化学镀施 镀时间2 10min。 其中镀液的组成为
镍盐硫酸镍(NiS04'6H20) 15 30g/L 还原剂次亚磷酸钠(NaH2P02 H20) 10 40g/L (镍盐和还原剂摩尔比为0. 3 0. 5)络合剂.-乳酸8 15g/L
缓冲剂乙酸钠(NaAc) 10 25g/L
硼酸(H3B03) 8 16g/L 稳定剂碘酸钾(KI03) 0.015 0.025g/L 分散剂十二烷基硫酸钠(C12H25S04Na) 0. 001 0. 005g/L 加速剂氟化钠(NaF) 0.5 lg/L
施鍍结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉 体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到ZrOJ甸 瓷包覆镍镀层的Ni-P/Zr02粉体产品。
本发明在超声作用下进行，可得到质地均匀的产品，否则将出现团聚 的陶瓷粉、未包覆的陶瓷粉等现象，另外要控制施镀时的温度，过低，则 粉体将无法均匀镀覆金属镍层，过高，则镀液极易分解。
实施例l
1、 镀液组成及工艺参数
镍盐硫酸镍(NiS0"6H20) 25g/L 还原剂次亚磷酸钠(NaH2P02 H20) 30g/L 络合剂乳酸10g/L 缓冲剂乙酸钠(NaAc) 25g/L
硼酸(H3B03) 15g/L 稳定剂碘酸钾0(103) 0.025g/L 分散剂十二烷基硫酸钠(C12H25S04Na) 0.002g/L 加速剂氟化钠(NaF) lg/L
2、 粉体前处理及操作方法
Ni-P/Zr02粉体材料的制备步骤如下①除油将粉体Zr02陶瓷置于无 水乙醇中超声处理lOmiri，清洗；②敏化除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡 15g/L，盐酸22g/L的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min， 清洗；③活化表面敏化后的陶瓷粉体在氯化钯lg/L，盐酸132g/L的活化
7液中，在超声作用下反应5min，清洗；④解胶表面活化后的陶瓷粉体在 氢氧化钠50g/L的溶液中反应2mim清洗；⑤还原将粉体置于次亚磷酸 钠50g/L的还原液中反应0. 5min，清洗;⑥施镀调节镀液pH值为4. 6 5. 4， 镀液温度为7(TC，反应所用超声波频率为59kHz，功率300kW;粉体质量与 镀液体积的装载比为5g/L,在镀液中进行化学镀施镀时间5min。
施镀结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉 体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到Zr02陶 瓷包覆镍镀层的Ni-P/Zr02粉体产品。
实施例2
1、 镀液组成及工艺参数
镍盐硫酸镍(NiS04'6H20) 20g/L 还原剂次亚磷酸钠(NaH2P02 H20) 25g/L 络合剂乳酸8g/L 缓冲剂..乙酸钠(NaAc) 25g/L
硼酸(H3B0》15g/L 稳定剂碘酸钾(KIOO 0.02g/L 分散剂十二烷基硫酸钠(d2H25S04Na) 0.002g/L 加速剂氟化钠(NaF) lg/L
2、 粉体前处理及操作方法-
Ni-P/Zr02粉体材料的制备步骤如下①除油将粉体Zr02陶瓷置于无 水乙醇中超声处理10min，清洗；②敏化除油后的陶瓷粉体在氯化亚锡 15g/L，盐酸22g/L的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min， 清洗；③活化表面敏化后的陶瓷粉体在氯化钯lg/L，盐酸132g/L的活化 液中，在超声作用下反应5min，清洗； 解胶表面活化后的陶瓷粉体在 氢氧化钠30g/L的溶液中反应3min,清洗；⑤还原将粉体置于次亚磷酸 钠30g/L的还原液中反应2min，清洗；⑥施镀调节镀液pH值为4. 6~5. 4， 镀液温度为8(TC，反应所用超声波频率为59kHz，功率300kW;粉体质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀时间8min。
施镀结束后，静置冷却至室温；倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉 体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到Zr02陶 瓷包覆镍镀层的Ni-P/Zr02粉体产品。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所 作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种在ZrO2陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括下列步骤A、除油将ZrO2陶瓷粉体置于无水乙醇中超声处理10min，清洗；B、敏化除油后的ZrO2陶瓷粉体在由15g/L的氯化亚锡和22g/L的HCl组成的敏化液中并在超声作用下进行表面敏化处理10min，清洗；C、活化表面敏化后的ZrO2陶瓷粉体在由1g/L的氯化钯和132g/L的HCl组成的活化液中，在超声作用下反应5min，清洗；D、解胶表面活化后的ZrO2陶瓷粉体在50g/L的氢氧化钠的溶液中反应2min，清洗；E、还原将上述ZrO2陶瓷粉体置于50g/L的次亚磷酸钠还原液中反应0.5min，清洗；F、施镀镀液的组成为NiSO4·6H2O 25g/LNaH2PO2·H2O30g/L乳酸 10g/L乙酸钠 25g/LH3BO3 15g/LKIO3 0.025g/LC12H25SO4Na 0.002g/LNaF1g/L调节所述镀液pH值到4.6～5.4，控制温度为70℃，超声波下反应，超声波频率为59kHz、功率300kW，ZrO2陶瓷粉体的质量与镀液体积的装载比为5g/L，在镀液中进行化学镀施镀的时间为5min，施镀结束后，静置冷却至室温，倾析法取得镀覆后的粉体，用水将粉体表面粘附的镀液洗净，再用乙醇清洗，将粉体蒸干或烘干即得到所述ZrO2陶瓷粉体包覆镍镀层的产品。
全文摘要
本发明公开了一种在ZrO<sub>2</sub>陶瓷粉体表面包覆镍磷镀层的方法，包括A.除油、B.敏化、C.活化、D.解胶、E.还原、F.施镀等步骤，本发明镀液的组成为NiSO<sub>4</sub>·6H<sub>2</sub>O25g/L；NaH<sub>2</sub>PO<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O30g/L；乳酸10g/L；乙酸钠25g/L；H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>15g/L；KIO<sub>3</sub>0.025g/L；C<sub>12</sub>H<sub>25</sub>SO<sub>4</sub>Na0.002g/L；NaF1g/L。本发明可得到质地一致的ZrO<sub>2</sub>陶瓷粉体包覆镍镀层的产品，扩展了ZrO<sub>2</sub>陶瓷粉体材料的应用领域。
文档编号C04B35/626GK101531532SQ20091004954
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者宋云涛, 宗志杰, 张全生, 黄明芳, 黄海洲 申请人:上海应用技术学院