一種高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合鍛層及其制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高含MWCNTs-儀-鶴的 復(fù)合鍛層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合電鍛是采用電化學(xué)方法使金屬(或合金)與固體微粒(或纖維)共沉積，從而獲 得復(fù)合鍛層。但即使在同種鍛液體系中，不同的分散粒子由于表面結(jié)構(gòu)和電荷性質(zhì)不同，它 們?cè)诨|(zhì)金屬內(nèi)的沉積量有很大差別，即有些粒子在某種鍛液中較容易沉淀，而有些粒子 的沉積量很少或幾乎不沉積，因而分散粒子的表面修飾對(duì)于復(fù)合鍛層的成功制備十分關(guān) 鍵。
[0003] 現(xiàn)有的制備高含MWCNTs(多壁碳納米管)-儀-鶴的復(fù)合鍛層，通常采用W下幾種方 法：（1)直接將MWCNTs添加到鍛液中進(jìn)行共沉積；（2)在鍛液中添加一些表面活性劑來(lái)提高 MWCNTs在鍛液中的分散性，如添加十六烷基季錠鹽、十二烷基硫酸鋼、曲拉通X-100等表面 活性劑；（3)對(duì)MWCNTs進(jìn)行改性來(lái)提高在鍛液中的分散性，如酸化碳納米管。但MWCNTs比表 面積較大，在鍛液中很容易發(fā)生團(tuán)聚，加入表面活性劑后，降低了界面張力，但對(duì)MWCNTs分 散性作用的改善有限，而且在電鍛溫度下，有些表面活性劑失去提高分散性的作用，表現(xiàn)極 其不穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)酸化的MWCNTs,表面具有一些極性基團(tuán)，運(yùn)些極性基團(tuán)與鍛液中的水分子 形成氨鍵，對(duì)MWCNTs的分散性有所改善，但在長(zhǎng)時(shí)間的電鍛過(guò)程中，運(yùn)種改善在電鍛后期還 是會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，不具有持久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述不足之處而提供的一種高含MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層及其制備 方法，采用適當(dāng)?shù)墓に嚄l件對(duì)MWCNTs改性，提高其在鍛液中的分散性，而且在電鍛溫度下仍 保持運(yùn)種良好的分散性，獲得良好分散的MWCNTs的鍛液，進(jìn)行電鍛實(shí)現(xiàn)鍛層中高含碳納米 管。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種高含MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層的制備方法，包括W下步驟：
[0007] (l)MWCNTs 的改性
[000引將陽(yáng)1(聚乙締亞胺）和硫酸鋼加入去離子水中混勻，然后再加入MWCNTs,在20化/ min的轉(zhuǎn)速下攬拌化，抽濾、去離子水洗涂后，60°C干燥，得到PEI改性的MWCNTs;
[0009] (2)電鍛液的配制
[0010] 稱(chēng)取化3Cit(巧樣酸Ξ鋼）、NH4C1、化化、Na2W〇4 · 2H2〇、NiS〇4 · 6出0、改性后的 MWCNTs,依次加入去離子水中，每加入一種物質(zhì)前，應(yīng)保證前一種物質(zhì)已經(jīng)完全溶解；
[0011] (3)對(duì)鍛件的前期處理
[0012] 用400、800、1200目的砂紙依次打磨基材45#碳鋼，將打磨拋光的鋼片放入1111〇1/1 的硫酸中進(jìn)行活化5-15s，活化后立即放入電鍛液中進(jìn)行電鍛；
[OOU] (4)脈沖電沉積
[0014]電鍛過(guò)程采用脈沖電沉積法，沉積參數(shù):溫度70°C，電流密度5A/dm3,占空比0.8， 沉積時(shí)間化。
[001引進(jìn)一步地，步驟（1)中聚乙締亞胺與MWCNTs的質(zhì)量比為0.8~1:1，硫酸鋼與MWCNTs 的質(zhì)量比為5~5.5:1。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟（2)中巧樣酸；鋼、NH4Cl、NaBr、化2W〇4 · 2出0、NiS〇4 ·細(xì)2〇、改性后 的1胖〔腫3的濃度分別為140-155邑幾、25-30邑幾、13-18邑幾、42-52邑幾、14-18邑幾、0.08-0.12g/L〇
[0017] 本發(fā)明提供的一種高含MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層及其制備方法，具有W下幾種有 益效果：
[0018] (1)對(duì)MWCNTs進(jìn)行PEI改性，可W提高其在鍛液中的分散性，而且在電鍛溫度下仍 保持運(yùn)種良好的分散性。
[0019] (2似較少量的MWCNTs，可制備出高含MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層，可降低成本。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1
[0021] -種高含MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層的制備方法，包括W下步驟：
[0022] (l)MWCNTs 的改性
[0023] 將0.5g陽(yáng)1(聚乙締亞胺)和2.6g硫酸鋼加入lOOmL去離子水中混勻，然后再加入 0.5g MWCNTs，在20化/min的轉(zhuǎn)速下攬拌化，抽濾、去離子水洗涂后，60°C干燥，得到陽(yáng)I改性 的MWCNTs;
[0024] (2)電鍛液的配制
[0025] 稱(chēng)取化3Cit(巧樣酸Ξ鋼）14.7g、NH4Cl 2.67g、化化 1.5g、化2W〇4 · 2此0 4.6邑、 NiS化?細(xì)2〇 1.6g、改性后的MWCNTs O.Olg，依次加入lOOmL去離子水中，每加入一種物質(zhì) 前，應(yīng)保證前一種物質(zhì)已經(jīng)完全溶解；
[0026] (3)對(duì)鍛件的前期處理
[0027] 用400、800、1200目的砂紙依次打磨基材45#碳鋼，將打磨拋光的鋼片放入1111〇1/1 的硫酸中進(jìn)行活化1 Os，活化后立即放入電鍛液中進(jìn)行電鍛；
[0028] (4)脈沖電沉積
[0029] 電鍛過(guò)程采用脈沖電沉積法，沉積參數(shù):溫度70°C，電流密度5A/dm3，占空比0.8， 沉積時(shí)間化。
[0030] 對(duì)未經(jīng)過(guò)陽(yáng)I改性(未改性)和經(jīng)過(guò)PEI改性(改性）的MWCNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層進(jìn) 行邸S表征，兩種鍛層中的C、0、Ni、W含量不同，結(jié)果見(jiàn)表1，同時(shí)對(duì)兩種鍛層的顯微硬度進(jìn)行 測(cè)試，顯微硬度的測(cè)試是在施加重量為300g金屬儀，加載時(shí)間為10-15S的情況下測(cè)試5次取 其平均值，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0031] 表1不同鍛層中的元素含量
[0032]

[0035] 由表1和表2可知，經(jīng)過(guò)PEI改性的麗CNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層中麗CNTs的含量明顯 得到了提高，顯微硬度與未經(jīng)過(guò)陽(yáng)I改性的麗CNTs-儀-鶴的復(fù)合鍛層相比，也明顯增力日，運(yùn) 是由于MWCNTs的含量較高有助于增強(qiáng)了納米材料對(duì)鍛層的彌散強(qiáng)化作用，從而改善鍛層的 顯微硬度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) MWCNTs的改性 將聚乙烯亞胺和硫酸鈉加入去離子水中混勻，然后再加入MWCNTs，200r/min攪拌lh，抽 濾、去離子水洗滌后，60°C干燥，得到PEI改性的MWCNTs; (2) 電鍍液的配制 稱(chēng)取檸檬酸三鈉、NH4Cl、NaBr、Na2W〇4 · 2H20、NiS〇4 · 6H20、改性后的MWCNTs，依次加入 去離子水中，混勻； (3) 對(duì)鍍件的前期處理 用400、800、1200目的砂紙依次打磨基材45#碳鋼，將打磨拋光的鋼片放入1111〇1/1的硫 酸中進(jìn)行活化5-15s，再放入電鍍液中進(jìn)行電鍍； (4) 脈沖電沉積 電鍍過(guò)程采用脈沖電沉積法，沉積參數(shù):溫度70°C，電流密度5A/dm3，占空比0.8，沉積時(shí) 間lh。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于， 步驟（1)中聚乙烯亞胺與MWCNTs的質(zhì)量比為0.8~1:1，硫酸鈉與MWCNTs的質(zhì)量比為5~5.5: 1〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于， 步驟（2)中檸檬酸三鈉、順4(：1、恥8廣恥 21〇4*2!120、附3〇4*6!120、改性后的]\^0?'8的濃度分 別為140-155g/L、25-30g/L、13-18g/L、42-52g/L、14-18g/L、0 · 08-0 · 12g/L。4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法制備出的高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高含MWCNTs-鎳-鎢的復(fù)合鍍層，其制備方法包括以下步驟：(1)將聚乙烯亞胺和硫酸鈉加入去離子水中混勻，再加入MWCNTs，200r/min攪拌1h，抽濾、去離子水、60℃干燥，得到PEI改性的MWCNTs；(2)稱(chēng)取檸檬酸三鈉、NH4Cl、NaBr、Na2WO4·2H2O、NiSO4·6H2O、改性后的MWCNTs，依次加入去離子水中混勻，得電鍍液；(3)將打磨拋光的鋼片放入1mol/L的硫酸中進(jìn)行活化后在電鍍液中電鍍；(4)電鍍過(guò)程采用脈沖電沉積法，沉積參數(shù)：溫度70℃，電流密度5A/dm3，占空比0.8，沉積時(shí)間1h。該復(fù)合鍍層分散性好、成本低。
【IPC分類(lèi)】C25D5/18, C25D15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105506717
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511000242
【發(fā)明人】何毅, 楊強(qiáng)斌, 范毅, 徐偉, 李函, 曾廣勇, 張磊, 詹迎青
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日