一种氧化石墨烯镍磷复合镀液及其制备方法和应用_2

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的描述,但本发明并不限于下述实施例。
[0019]本发明各实施例中所用的各种原料,如无特殊说明,均为市售。
[0020]实施例1
一种氧化石墨烯镍磷复合镀液,按每升计算,其原料组成及含量如下:
经还原处理后的氧化石墨烯 0.5g 硫酸镍25g
次亚磷酸钠15g
乙酸钠15g
梓檬酸8g
乳酸4ml
复合稳定剂4 Img
余3;为蒸饱水;
所述复合稳定剂,由硫脲、碘酸钾和碘化钾,按质量比计算,即硫脲:碘酸钾:碘化钾为1:20:20的比例复合而成。
[0021]上述的一种氧化石墨烯镍磷复合镀液的制备方法,具体包括如下步骤:
(I)、经还原处理后的氧化石墨烯的制备,步骤如下:
①、氧化石墨烯清洗
将氧化石墨烯加入到清洗液中,40°C下超声分散20min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经清洗处理后的氧化石墨烯;
所述清洗液为质量百分比浓度为20%的NaOH水溶液;
②、氧化石墨烯敏化
将经清洗处理后的氧化石墨烯转移到敏化液中,室温下超声分散20min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经敏化处理后的氧化石墨烯;
所述敏化液为含有HCl和SnClJ^水溶液,其中HCl浓度为10mL/L,SnCl 2浓度为1g/
L ;
③、氧化石墨烯活化
室温下,将经敏化处理后的氧化石墨烯置于活化液中,超声分散30min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经活化处理后的氧化石墨烯;所述活化液为含有HCl和PdCld^水溶液,其中HCl浓度为10mL/L,PdCl 2浓度为0.1g/
L ;
④、氧化石墨稀还原
室温下,将经活化处理后的氧化石墨烯加入到浓度为20 g/L的还原剂水溶液中,超声处理30min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至中性,控制温度为50°C进行真空干燥,得经还原处理后的氧化石墨烯;
所述还原剂为次磷酸钠。
[0022](2)、氧化石墨烯镍磷复合镀液配制
按每升计算,将25g硫酸镍、15g次亚磷酸钠、15g乙酸钠、8g柠檬酸、4ml乳酸、41ml复合稳定剂和余量的蒸馏水进行混合并溶解后,用质量百分比浓度为10%的氢氧化钠水溶液调节PH值至4.8,然后控制温度为70°C,将0.5g步骤(I)所得的经还原处理后的氧化石墨烯加入其中,超声分散处理lOmin,即得氧化石墨烯镍磷复合镀液。
[0023]应用实施例1
实施例1所得的氧化石墨烯镍磷复合镀液,在制备氧化石墨烯镍磷复合镀层中的应用,具体包括如下步骤:
(1)、待镀的钢铁合金工件表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次经320#和280#砂纸磨光后,首先用温度为80°C、质量百分比浓度为20%的氢氧化钠水溶液洗20min,蒸饱水冲洗Imin ;然后用质量百分比浓度为10%的盐酸水溶液酸洗30s,用蒸馏水冲洗Imin ;最后用质量百分比浓度为5%的盐酸水溶液活化30s,用蒸馏水冲洗lmin,即完成待镀的钢铁合金工件表面的预处理;
(2)、将步骤(I)预处理后待镀的钢铁合金工件放入到实施例1所得的氧化石墨烯镍磷复合镀液中,搅拌条件下控制温度为70°C,保温60min,然后取出,用由去离子水和乙醇按体积比为1:3组成的混合液进行洗涤,直至洗涤流出液呈中性,然后105°C干燥,即在钢铁工件的表面得到一层氧化石墨烯镍磷复合镀层Al。
[0024]米用扫描电子显微镜仪器(日立扫描电子显微镜S-3400N)将上述在钢铁工件的表面得到一层氧化石墨烯镍磷复合镀层Al进行扫描,所得的扫描电镜图如Ia所示,从图1a中可以看出氧化墨烯镍磷复合镀层表面为胞状、非晶体结构。
[0025]应用对照实施例1
一种石墨烯镍磷复合镀液,按每升计算,其原料组成及含量如下:
石墨稀0.5g
硫酸镍25g
次亚磷酸钠15g
乙酸钠15g
梓檬酸8g
乳酸4ml
复合稳定剂4 Img
余3;为蒸饱水;
所述复合稳定剂,由硫脲、碘酸钾和碘化钾,按质量比计算,即硫脲:碘酸钾:碘化钾为1:20:20的比例复合而成。
[0026]采用上述所得的石墨烯镍磷复合镀液,其在制备石墨烯镍磷复合镀层中的应用,具体包括如下步骤:
(1)、待镀的钢铁合金工件表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次经320#和280#砂纸磨光除,先用温度为80°C、质量百分比浓度为20%的氢氧化钠水溶液洗20min,蒸馏水冲洗Imin ;然后再用质量百分比浓度为10%的盐酸酸洗30s,用蒸馏水冲洗Imin ;最后,用质量百分比浓度为5%的盐酸活化30s,用蒸馏水冲洗lmin,即完成待镀的钢铁合金工件表面的预处理;
(2)、将步骤(I)预处理后待镀的钢铁合金工件放入到石墨烯镍磷复合镀液中,搅拌条件下控制温度为90°C,保温60min,然后取出,用由去离子水和乙醇按体积比为1:3组成的混合液进行洗涤,直至洗涤流出液呈中性,然后105°C干燥,即在钢铁工件的表面得到一层石墨烯镍磷复合镀层BI。
[0027]米用扫描电子显微镜仪器(日立扫描电子显微镜S-3400N)将上述在钢铁工件的表面得到一层石墨烯镍磷复合镀层BI进行扫描,所得的扫描电镜图如Ib所示,从图1b中可以看出石墨烯镍磷复合镀层表面为颗粒状、凹凸非晶体结构。
[0028]对比图1a和图lb,可以看出,采用实施例1所得的氧化石墨烯镍磷复合镀液进行化学镀后所得的氧化石墨烯镍磷复合镀层Al更加均匀、光滑。
[0029]将上述在钢铁工件的表面得到一层氧化石墨烯镍磷复合镀层Al和石墨烯镍磷复合镀层BI分别采用对比磨痕截面积的方法(邵建兵,朱永伟等,N1-P-金刚石化学复合镀层耐磨性能研宄,金刚石与磨料磨具工程,2008),在MMD-1多功能摩擦磨损试验机(济南益华摩擦学测试技术有限公司)进行检测,其磨痕截面积分别在20-25um2和35-40um2,由此表明,上述在钢铁工件表面得到的一层氧化石墨烯镍磷复合镀层Al具有较好的耐磨性。
[0030]通过对应用实施例1和应用对照实施例1的施镀过程进行对比,可以看出应用实施例I中氧化石墨烯复合镀液能在温和的温度下70°c,形成均匀且耐磨性能良好的复合镀层,而应用对照实施例1中的石墨烯复合镀液需要在90°C下进行施镀,才能形成均匀且耐磨性能良好的复合镀层。由此表明,利用本发明的一种氧化石墨烯镍磷复合镀液能在降低能耗的条件下制备出均匀、耐磨性能更好的氧化石墨烯镍磷复合镀层。
[0031]实施例2
一种氧化石墨烯镍磷复合镀液,按每升计算,其原料组成及含量如下:
经还原处理后的氧化石墨烯 Ig 硫酸镲40g
次亚磷酸钠20g
乙酸钠15g
梓檬酸1g
乳酸4ml
复合稳定剂4 Img
余3;为蒸饱水;
所述复合稳定剂,由硫脲、碘酸钾和碘化钾,按质量比计算,即硫脲:碘酸钾:碘化钾为1:20:20的比例复合而成。
[0032]上述的一种氧化石墨烯镍磷复合镀液的制备方法,具体包括如下步骤: (1)、经还原处理后的氧化石墨烯的制备,步骤如下:
①、氧化石墨烯清洗
将氧化石墨烯加入到清洗液中,40°c下超声分散20min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经清洗处理后的氧化石墨烯;
所述清洗液为质量百分比浓度为40%的NaOH水溶液;
②、氧化石墨烯敏化
将经清洗处理后的氧化石墨烯转移到敏化液中,室温下超声分散20min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经敏化处理后的氧化石墨烯;
所述敏化液为含有HCl和SnClJ^水溶液,其中HCl浓度为30mL/L,SnCl 2浓度为40g/
L ;
③、氧化石墨烯活化
室温下,将经敏化处理后的氧化石墨烯置于活化液中,超声分散30min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至少三次,得经活化处理后的氧化石墨烯;
所述活化液为含有HCl和PdCld^水溶液,其中HCl浓度为30mL/L,PdCl 2浓度为0.5g/
L ;
④、氧化石墨稀还原
室温下,将经活化处理后的氧化石墨烯加入到浓度为40g/L的还原剂水溶液中,超声处理30min,然后抽滤,所得滤饼用去离子水洗涤至中性,控制温度为50°C进行真空干燥,得经还原处理后的氧化石墨烯;
所述还原剂为次磷酸钠;
(2)、氧化石墨烯镍磷复合镀液配制
按每升计算,将40g硫酸镍、20g次亚磷酸钠、15g乙酸钠、1g柠檬酸、4ml乳酸、4Iml复合稳定剂和余量的蒸馏水进行混合并溶解后,用质量百分比浓度为10%的氢氧化钠水溶液调节PH值至4.8,然后控制温度为50°C下,将Ig步骤(I)所得的经还原处理后的氧化石墨烯加入其中,超声分散处理l
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