[发明专利]石墨烯共沉积化学镀镍液及其镀覆方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯共沉积化学复合镀镍液，由石墨烯分散液和酸性镀液复合而成，复合镀液采用成本相对较低的试剂组成，通过石墨烯分散液与酸性镀液复合的方式使石墨烯与镍‑磷结合良好在镀覆后获得高质量镀层，也能防止石墨烯与镍‑磷在容器壁发生镀覆或者主要在两者之间发生镀覆；配制时采用石墨直接在液相中剥离形成石墨烯分散液，以及镍盐等各试剂溶解即可形成酸性镀液的过程使复合镀液制备工艺大大简化，操作便捷易掌握；工件镀覆石墨烯、镍‑磷镀层后，耐腐蚀性能、耐磨性能可大大提高，延长工件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及镀覆材料领域，尤其是涉及化学镀镍领域，还涉及一种镀覆方法。

背景技术

由于化学镀镍作为一种绿色环保、镀覆能力强、电阻率低、耐磨性高、抗腐蚀性较好，近年来得到了工业界的越来越多的重视和关注，并已在石油化工、工业机械、电子能源、汽车制造和航天航空等诸多高科技领域里得到应用。但是在重防腐领域，化学镀镍磷(Ni-P)合金镀层仍无法代替电镀铬；在装饰性镀镍领域，Ni-P镀层表面容易氧化腐蚀，导致镀层变色发花，影响工件的美观性能；在电子封装领域，镀层表面氧化形成的氧化膜降低镀层Ni-P合金的焊接性能，增加电阻。因此化学镀镍的Ni-P合金的耐腐蚀性能亟需较大的提高，增加工件镀层的稳定性。目前，增强化学镀镍合金的耐蚀性主要通过加隔离层、封孔等方法，相比原始的Ni-P合金的耐腐蚀性有较大的提高，但在重防腐等领域，仍存在较大的距离。其中在加隔离层的工艺中，需镀双层镍，工艺复杂成本高；在封孔的工艺中，目前主要采用无机Cr系列封孔溶液，这会造成严重的铬酸盐的污染；这些因素阻碍了化学镀镍的进一步扩大应用领域。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可形成高防腐高强度复合镀层的化学镀镍液。

本发明的技术方案是提供一种石墨烯共沉积化学镀镍液，由石墨烯分散液和酸性镀液复合而成；其中石墨烯分散液的溶剂为水，石墨烯含量为0.005-0.02wt％；酸性镀液主要由镍盐、还原剂、络合剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂组成；石墨烯分散液与酸性镀液复合后石墨烯在复合镀液中的含量为0.0005-0.006wt％，复合镀液pH值4.5-5.5。

其中石墨烯平均厚度<3nm，平均尺寸3-15μm，平均尺寸是指石墨烯面上最大尺寸的平均值，该规格有利于石墨烯在分散液中分散良好同时有利于在其复合镀液中混合均匀以及镀覆过程中石墨烯与镍结合良好形成复合镀层。

进一步地，石墨烯分散液中分散剂可为离子型或者非离子型表面活性剂，例如离子型可为十二烷基磺酸钠、月桂基硫酸三乙醇胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或多种；非离子型可为聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。

进一步地，酸性镀液组成包括六水硫酸镍1-4wt％，次磷酸钠1.5-4.5wt％，乳酸1-3wt％和柠檬酸0.5-2.5wt％，丁二酸0-1wt％，碘酸钾0.001-0.004wt％，糖精钠0.01-0.2wt％，十二烷基磺酸钠0.001-0.05wt％，其他为水溶剂，采用该配方制备酸性镀液试剂成本较低，能够与石墨烯形成质量良好的镀层。

本发明还提供石墨烯共沉淀化学镀镍工艺，包括如下步骤：

S1.在溶剂水中加入石墨粉与分散剂，充分分散得到石墨烯分散液；

S2.将镍盐、还原剂、络合剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂溶于溶剂制成酸性镀液；

S3.将石墨烯分散液加入到酸性镀液中并调节pH至4.5-5.5，得到复合镀液；

S4.待镀工件浸入复合镀液中，控制施镀温度在80-90℃，施镀时间视所需膜厚决定，一般0.5-2小时。

步骤S2中在搅拌条件下依照所列顺序完成各试剂的溶解，以使镍在酸性镀液中稳定存在，防止镍提早析出或者难以镀覆，且有助于与石墨烯良好结合。