一種離子液體中zta陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，其步驟為：首先對ZTA陶瓷顆粒進(jìn)行表面預(yù)處理，然后配制含有離子液體的化學(xué)鍍鎳溶液，并將化學(xué)鍍鎳溶液加入旋轉(zhuǎn)鍍槽中加熱，待溫度恒定后，放入表面清潔的ZTA陶瓷顆粒，緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。本發(fā)明將離子液體引入化學(xué)鍍鎳溶液，減緩了鍍覆速度，克服了鍍液不穩(wěn)定、陶瓷顆粒表面施鍍不均勻的缺點(diǎn)；此外，本發(fā)明采用的旋轉(zhuǎn)攪拌方法有效解決了大粒徑ZTA陶瓷顆粒鍍覆不均勻的問題，ZTA陶瓷顆粒表面鍍鎳提高了其與金屬液的潤濕能力，并增強(qiáng)了其與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度。
【專利說明】
_種禹子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎮(zhèn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷金屬復(fù)合材料由于兼具金屬高強(qiáng)度、良好塑性及韌性和陶瓷材料的高硬度、高耐磨性能，已成為國內(nèi)外科研熱點(diǎn)。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷ZTA由于內(nèi)部均勻分散的氧化鋯顆粒能提高耐磨件的磨損性能，又能保證其整體韌性，被廣泛應(yīng)用于耐磨材料領(lǐng)域。尤其是國外相關(guān)產(chǎn)品已有工業(yè)應(yīng)用，進(jìn)入我國市場并形成壟斷。但是，由于ZTA與鋼鐵液的潤濕性差，導(dǎo)致無壓鑄滲制備ZTA/鋼鐵復(fù)合材料變得相當(dāng)困難。同時(shí)，ZTA/鋼鐵界面基本為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度低，復(fù)合材料力學(xué)性能差，導(dǎo)致復(fù)合材料在抗磨損服役過程中可靠性和耐磨性變差。這些技術(shù)瓶頸在我國尚未獲得突破，因此，提高材料耐磨性能，延長設(shè)備使用壽命勢在必行。
[0003]化學(xué)鍍是一種有效的表面改性方法，通過在陶瓷顆粒表面鍍覆金屬往往能夠在保持原有材料性能的基礎(chǔ)上改善材料的表面性能。但是，在水溶液中對微米甚至毫米級別的大粒徑ZTA顆粒上鍍覆金屬時(shí)，由于陶瓷顆粒受重力作用影響，易發(fā)生在溶劑中分散穩(wěn)定性差、鍍層薄、包覆不均勻等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，可以有效解決大粒徑ZTA顆?；瘜W(xué)鍍覆中表面鍍覆不均勻、鍍覆速度過快導(dǎo)致鍍液不穩(wěn)定的問題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，包括以下步驟:
[0007]1、將ZTA陶瓷顆粒在表面處理液中處理20-60min，然后過濾并用去離子水清洗3-5次，得到具有清潔和粗糙表面的ZTA陶瓷顆粒；
[0008]2、配制化學(xué)鍍鎳溶液:稱取適量的氯化鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸鈉、硼酸，分別用少量去離子水充分溶解配制成溶液，先將氯化鎳溶液緩慢加入到檸檬酸鈉溶液中，然后依次加入次亞磷酸鈉溶液和硼酸溶液，最后加入離子液體，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH值至9-10;
[0009]3、將步驟2中的化學(xué)鍍鎳溶液加入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，加熱至40_80°C，待溫度恒定后，將步驟I表面處理后的ZTA陶瓷顆粒放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為3-lOrpm，鍍覆結(jié)束后，靜置使固液分離，用去離子水清洗三遍并進(jìn)行干燥封存。
[0010]進(jìn)一步地，步驟I中所述ZTA陶瓷顆粒的粒徑為10-1500μπι。
[0011]進(jìn)一步地，步驟I中所述表面處理液為氯化亞錫和鹽酸的混合溶液，氯化亞錫的濃度為10-30g/L，鹽酸的濃度為4-7mol/L。
[0012]進(jìn)一步地，步驟2中所述離子液體為六氟磷酸咪唑、氯化膽堿-尿素、氯化膽堿-乙二醇中的任意一種。
[0013]進(jìn)一步地，步驟2中所述化學(xué)鍍鎳溶液中氯化鎳的濃度為25_55g/L、次亞磷酸鈉的濃度為20-40g/L、檸檬酸鈉的濃度為10-30g/L、硼酸的濃度為10-20g/L、離子液體的濃度為10-50g/Lo
[0014]本發(fā)明方法的有益效果:
[0015](I)本發(fā)明所述方法所采用的旋轉(zhuǎn)攪拌方法有效提高了大粒徑ZTA鍍覆不均勻的問題，從而提高了鍍覆效率。
[0016](2)離子液體吸附到ZTA陶瓷表面，減緩鍍覆速度，避免鍍液不穩(wěn)定、陶瓷顆粒表面施鍍不均勻的現(xiàn)象。
[0017](3)本發(fā)明方法對ZTA陶瓷顆粒進(jìn)行表面處理包覆鎳，使陶瓷顆粒表面金屬化，提高了金屬液與ZTA陶瓷顆粒的潤濕能力。
[0018](4)本發(fā)明方法通過ZTA陶瓷顆粒表面的金屬鎳作為陶瓷顆粒與金屬基體的中間過渡層，解決了因基體與陶瓷顆粒膨脹系數(shù)相差太大而引起開裂的問題，增強(qiáng)了陶瓷顆粒與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0019]圖1為實(shí)施例1中ZTA陶瓷顆粒表面化學(xué)鍍鎳后的實(shí)物圖；
[0020]圖2為實(shí)施例1中ZTA陶瓷顆粒表面化學(xué)鍍鎳后的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做更進(jìn)一步地解釋，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023](I)配制表面處理溶液，其中氯化亞錫的濃度為1g/!和鹽酸的濃度為4mol/L，將粒徑為ΙΟμπι的ZTA陶瓷顆粒在表面處理液中處理20min，然后過濾并用去離子水清洗3次，得到具有清潔和粗糙表面的ZTA陶瓷顆粒。
[O O2 4 ] (2)配制化學(xué)鍍鎳溶液，并用氫氧化鈉調(diào)整溶液P H值至9，其中氯化鎳的濃度為25g/L，次亞磷酸鈉的濃度為20g/L，檸檬酸鈉的濃度為10g/L，硼酸的濃度為10g/L，離子液體為六氟磷酸咪唑，濃度為10g/L。
[0025](3)將化學(xué)鍍鎳溶液放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，加熱至40°C，待溫度恒定后，將表面處理后的ZTA陶瓷顆粒放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為3rpm;鍍覆結(jié)束后得到與ZTA陶瓷結(jié)合力好的鎳鍍層，靜置使固液分離，用去離子水清洗三遍并進(jìn)行干燥封存，所得到的鎳鍍層厚度為3μπι。
[0026]圖1為本實(shí)施例ZTA陶瓷顆粒表面化學(xué)鍍鎳后的實(shí)物圖，圖2為本實(shí)施例ZTA陶瓷顆粒表面化學(xué)鍍鎳后SEM，從圖2中可以看出ZTA陶瓷顆粒表面形成了緊密連續(xù)的Ni鍍層，而且Ni顆粒大小相對均一，表面光滑，說明鍍覆效果較好。
[0027]實(shí)施例2
[0028](I)配制表面處理溶液，其中氯化亞錫的濃度為20g//L和鹽酸的濃度為6mol/L，將粒徑為100ym的ZTA陶瓷顆粒在表明處理液中處理40min，然后過濾并用去離子水清洗5次，得到具有清潔和粗糙表面的ZTA陶瓷顆粒。
[0029](2)配制化學(xué)鍍鎳溶液，并用氫氧化鈉調(diào)整溶液pH值至10，其中氯化鎳的濃度為40g/L，次亞磷酸鈉的濃度為30g/L，檸檬酸鈉的濃度為20g/L，硼酸的濃度為15g/L，離子液體為氯化膽堿-尿素，濃度為30g/L。
[0030](3)將化學(xué)鍍鎳溶液放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，加熱至60°C，待溫度恒定后，將表面處理后的ZTA陶瓷顆粒放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為7rpm;鍍覆結(jié)束后得到與ZTA陶瓷結(jié)合力好的鎳鍍層，靜置使固液分離，用去離子水清洗三遍并進(jìn)行干燥封存，所得到的鎳鍍層厚度為15μπι。
[0031]實(shí)施例3
[0032](I)配制表面處理溶液，其中氯化亞錫的濃度為30g//L和鹽酸的濃度為7mol/L，將粒徑為1500μπι的ZTA陶瓷顆粒在表面處理液中處理60min，然后過濾并用去離子水清洗4次，得到具有清潔和粗糙表面的ZTA陶瓷顆粒。
[0033](2)配制化學(xué)鍍鎳溶液，并用氫氧化鈉調(diào)整溶液pH值至9，其中氯化鎳的濃度為55g/L，次亞磷酸鈉的濃度為40g/L，檸檬酸鈉的濃度為30g/L，硼酸的濃度為20g/L，離子液體為氯化膽堿-尿素，濃度為50g/L。
[0034](3)將化學(xué)鍍鎳溶液放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，加熱至80°C，待溫度恒定后，將表面處理后的ZTA陶瓷顆粒放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1rpm;鍍覆結(jié)束后得到與ZTA陶瓷結(jié)合力好的鎳鍍層，靜置使固液分離，用去離子水清洗三遍并進(jìn)行干燥封存，所得到的鎳鍍層厚度為30μπι。
[0035]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將ZTA陶瓷顆粒在表面處理液中處理20-60min，然后過濾并用去離子水清洗3-5次，得到具有清潔和粗糙表面的ZTA陶瓷顆粒； 2)配制化學(xué)鍍鎳溶液:稱取適量的氯化鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸鈉、硼酸，分別用少量去離子水充分溶解配制成溶液，先將氯化鎳溶液緩慢加入到檸檬酸鈉溶液中，然后依次加入次亞磷酸鈉溶液和硼酸溶液，最后加入離子液體，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH值至9-10; 3)將步驟2)中的化學(xué)鍍鎳溶液加入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，加熱至40-80°C，待溫度恒定后，將步驟I)表面處理后的ZTA陶瓷顆粒放入旋轉(zhuǎn)鍍槽中，緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為3-lOrpm，鍍覆結(jié)束后，靜置使固液分離，用去離子水清洗三遍并進(jìn)行干燥封存。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，其特征在于，步驟I)中所述ZTA陶瓷顆粒的粒徑為10-1500μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，其特征在于，步驟I)中所述表面處理液為氯化亞錫和鹽酸的混合溶液，氯化亞錫的濃度為10_30g/L，鹽酸的濃度為4-7mol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體，其特征在于，步驟2)中所述離子液體為六氟磷酸咪唑、氯化膽堿-尿素、氯化膽堿-乙二醇中的任意一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子液體中ZTA陶瓷表面化學(xué)鍍鎳的方法，其特征在于，步驟2)中所述化學(xué)鍍鎳溶液中氯化鎳的濃度為25-55g/L，次亞磷酸鈉的濃度為20-40g/L，檸檬酸鈉的濃度為10_30g/L，硼酸的濃度為10-20g/L，離子液體的濃度為10-50g/L。
【文檔編號】C23C18/18GK106011806SQ201610499240
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】汝娟堅(jiān), 馮晶, 蔣業(yè)華, 周榮
【申請人】昆明理工大學(xué)