[0001]
技术领域
[0002] 本
发明涉及
化学镀领域,特别是一种简易的无机粉体表面化学镀方法。
[0003]
背景技术
[0004] 化学镀工艺制备
金属化的无机粉体在导电涂料、抗静电涂料等领域广泛应用。目前化学镀工艺制备金属化无机粉体工艺为:无机粉体浸泡活化液----固液分离----清洗----固液分离----无机粉体化学镀----固液分离----清洗----固液分离。无机粉体固液分离一般采用的工艺是离心和压滤,这两种工艺都导致小颗粒无机粉体损失和
能源浪费。工艺的复杂和磁
力和材料的浪费制约化学镀制备金属化无机粉体产业的发展。
[0005] 本发明提出一种简易的无机粉体表面化学镀方法,通过设计活化液和镀液组分,使活化和化学镀都在干法搅拌过程进行,避免粉体和液体分离、清洗带来材料浪费、工艺复杂和污染。
[0006]
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种简易的无机粉体表面化学镀方法,以解决
现有技术中的不足,它能够简化目前粉体化学镀工艺。
[0008] 本发明提供了一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:(1)配制活化液:在一半的去离子
水中加入催化剂离子盐,配制催化剂离子盐溶液,在剩余的一半去离子水中依次加入
乙醇和KH560,使用
氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,再加入催化剂离子盐溶液,60 ℃下搅拌10-60 min后加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液;
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热无机粉体到200 ℃,并保温10-30 min,无机粉体冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到无机粉体表面,活化液喷洒完之后,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温1-20 min,随炉冷却即制备活化的无机粉体;
(3)化学镀粉体:将活化的无机粉体加热到110-180 ℃,镀液加热到40-80 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化无机粉体表面,保证体系
温度在110-180℃,当加完镀液,110-180 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至350-500 ℃下继续搅拌粉体10-60 min,随炉冷却到室温,即得化学镀的无机粉体。
[0009] 优选的是,步骤(1)中所述KH560、催化剂离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液的
质量比12:0.01-2:10:50:60:150。
[0010] 优选的是,步骤(2)中所述活化液质量占无机粉体质量的0.1%-2%。
[0011] 优选的是,步骤(3)中所述化学镀为
化学镀镍或化学镀
铜中的至少一种。
[0012] 优选的是,所述化学镀镍镀液组分为5-50 g/L
醋酸镍、5-25 g/L
柠檬酸氨、4-18 g/L
乙醛酸、20-95 g/L甲醛和3-15 g/L
表面活性剂,采用氨水调节pH为9-10。
[0013] 优选的是,所述化学镀铜镀液组分为5-50 g/L醋酸铜、2-17 g/L硫脲、10-80 g/L乙醛酸、21-125 g/L甲醛和3-15 g/L表面活性剂,采用氨水调节pH为9-10。
[0014] 优选的是,所述表面活性剂为乙二醇、丙三醇中的至少一种。
[0015] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:(1)工艺简单:本发明中
水解的KH560中含有大量的
硅醇基和环
氧基,使得褐藻酸钠
吸附在其表面;另外水解的KH560和褐藻酸钠中活性基团都可以吸附催化剂离子。水解的KH560中的活性基团易同无机粉体表面的活性基团形成氢键、共价键,在高温搅拌的过程中吸附有催化剂离子的KH560中和褐藻酸钠均匀包覆在无机粉体表面,也就使得催化剂粒子吸附在无机粉体表面,实现无机粉体表面干法活化。
[0016] 在一定的温度下当喷洒的镀液小颗粒
接触到活化无机粉体表面,在活化粉体表面的催化金属粒子催化作用下,金属颗粒沉积到无机粉体表面。本发明中的镀液中配位剂和反应其它产物都是有机小分子物质,在高温下分解或挥发,在粉体表面除了金属颗粒外,没有其它残留,实现无机粉体表面干法化学镀。
[0017] (2)化学镀速率快:一方面镀液以小液滴喷洒加入,使得镀液和粉体接触充分,有利于化学镀反应进行;另外,化学镀过程温度较高且处于
负压下,使得反应产物挥发速度快和镀液中水
蒸发(提高镀液浓度,降低反应势垒),也有利于化学镀反应进行。
[0018] (3)镀层结晶性能优异:在化学镀过程中,当金属颗粒沉积到无机粉体表面后,其他反应产物在高温下分解或挥发,没有反应产物包裹在金属颗粒表面有利于金属颗粒结晶,另外较高的体系温度也有利于金属颗粒晶化。
[0020] 图1是本发明
实施例1化学镀铜的
碳酸
钙粉体XRD图谱;图2是本发明实施例1化学镀铜的碳酸钙粉体SEM图。
[0021]
具体实施方式
[0022] 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0023] 一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:(1)配制活化液:在一半的去离子水中加入催化剂离子盐,配制催化剂离子盐溶液,在剩余的一半去离子水中依次加入乙醇和KH560,使用氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,再加入催化剂离子盐溶液,60 ℃下搅拌10-60 min后加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液;
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热无机粉体到200 ℃,并保温10-30 min,无机粉体冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到无机粉体表面,活化液喷洒完之后,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温1-20 min,随炉冷却即制备活化的无机粉体;
(3)化学镀粉体:将活化的无机粉体加热到110-180 ℃,镀液加热到40-80 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化无机粉体表面,保证体系温度在110-180℃,当加完镀液,110-180 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至350-500 ℃下继续搅拌粉体10-60 min,随炉冷却到室温,即得化学镀的无机粉体。
[0024] 步骤(1)中所述KH560、催化剂离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液的质量比12:0.01-2:10:50:60:150。
[0025] 步骤(2)中所述活化液质量占无机粉体质量的0.1%-2%。
[0026] 步骤(3)中所述化学镀为化学镀镍或化学镀铜中的至少一种。
[0027] 所述化学镀镍镀液组分为5-50 g/L醋酸镍、5-25 g/L柠檬酸氨、4-18 g/L乙醛酸、20-95 g/L甲醛和3-15 g/L表面活性剂,采用氨水调节pH为9-10。
[0028] 所述化学镀铜镀液组分为5-50 g/L醋酸铜、2-17 g/L硫脲、10-80 g/L乙醛酸、21-125 g/L甲醛和3-15 g/L表面活性剂,采用氨水调节pH为9-10。
[0029] 所述表面活性剂为乙二醇、丙三醇中的至少一种。
[0030] 本发明的实施例1:一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:
(1)配置活化液:在一半的去离子水中加入
银离子盐,即配制银离子盐溶液;再在剩余的一半去离子水中依次加入乙醇和KH560,氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,加入银离子盐溶液,60 ℃下搅拌10 min;然后在上述溶液中加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液。其中KH650、银离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液,质量比12:0.01:10:50:60:150;
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热碳酸钙粉体到200 ℃,并保温10 min;再冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到碳酸钙粉体表面,活化液质量占碳酸钙粉体质量的0.1%;当活化液喷洒完,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温1 min,随炉冷却即制备活化的碳酸钙粉体;
(3)化学镀粉体:配制组分为醋酸铜(5 g/L)、硫脲(2 g/L)、乙醛酸(10 g/L)、甲醛 (21 g/L)和乙二醇(3 g/L)的镀铜渡液,采用氨水调节pH为9,将活化的碳酸钙粉体加热到110 ℃,镀液加热到40 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化碳酸钙粉体表面(加入镀液的量要恰好保证润湿粉体),保证体系温度在110 ℃;当加完镀液,110 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至350 ℃下继续搅拌粉体10 min,随炉冷却到室温(化学镀过程保证氮气气氛,并且整个体系保证负压),即得化学镀铜的碳酸钙粉体。
[0031] 通过该工艺制备的化学镀铜碳酸钙粉体结晶性能优异,化学镀铜的碳酸钙粉体XRD和SEM图谱如图1和图2所示。图1为化学镀铜的碳酸钙粉体XRD图。XRD谱图中2θ为22°、29°、35°、39°、47°、48°的衍射峰是CaCO3粉体的特征峰,2θ为43°、51°、74°的衍射峰是面心立方铜的特征峰,同时Cu的特征峰半高宽窄,无杂相,结晶性好。图2为化学镀铜的碳酸钙粉体SEM图。如图2所示,碳酸钙粉体表面附着大量的球形铜颗粒。综上所述,表明经过该发明所述工艺,可以实现碳酸钙粉体表面化学镀铜。
[0032] 本发明的实施例2:一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:
(1)配置活化液:在一半的去离子水中加入银离子盐,即配制钯离子盐溶液;再在剩余的一半去离子水中依次加入乙醇和KH560,氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,加入钯离子离子盐溶液,60 ℃下搅拌60 min;然后在上述溶液中加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液。其中KH650、钯离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液,质量比12:2:10:50:60:150;
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热沸石粉体到200 ℃,并保温30 min;再冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到沸石粉体表面,活化液质量占沸石粉体质量的2%;当活化液喷洒完,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温20 min,随炉冷却即制备活化的沸石粉体;
(3)化学镀粉体:配置组分为醋酸镍50 g/L、柠檬酸氨25 g/L、乙醛酸18 g/L、甲醛 95 g/L和丙三醇15 g/L的镀镍渡液,采用氨水调节pH为10,将活化的沸石粉体加热到180 ℃,镀液加热到80 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化沸石粉体表面(加入镀液的量要恰好保证润湿粉体),保证体系温度在180 ℃;当加完镀液,180 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至500 ℃下继续搅拌粉体60 min,随炉冷却到室温(化学镀过程保证氮气气氛,并且整个体系保证负压),即得化学镀镍的沸石粉体。
[0033] 通过该工艺制备的化学镀镍沸石粉体结晶性能优异。
[0034] 本发明的实施例3:一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:
(1)配置活化液:在一半的去离子水中加入银离子盐,即配制银离子盐溶液;再在剩余的一半去离子水中依次加入乙醇和KH560,氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,加入银离子盐溶液,60 ℃下搅拌30 min;然后在上述溶液中加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液。其中KH650、银离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液,质量比12:0.2:10:50:60:150;
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热
硅藻土粉体到200 ℃,并保温20 min;再冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到硅藻土粉体表面,活化液质量占硅藻土粉体质量的0.1%-2%;当活化液喷洒完,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温10 min,随炉冷却即制备活化的硅藻土粉体;
(3)化学镀粉体:配置组分为醋酸镍(20 g/L)、柠檬酸氨(15 g/L)、乙醛酸(8 g/L)、甲醛 (55 g/L)和乙二醇(5 g/L)的镀镍镀液,采用氨水调节pH为10,将活化的硅藻土粉体加热到140 ℃,镀液加热到40-80 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化硅藻土粉体表面(加入镀液的量要恰好保证润湿粉体),保证体系温度在140 ℃;当加完镀液,140 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至300 ℃下继续搅拌粉体40 min,随炉冷却到室温(化学镀过程保证氮气气氛,并且整个体系保证负压),即得化学镀镍的硅藻土粉体。
[0035] 通过该工艺制备的化学镀镍硅藻土粉体结晶性能优异。
[0036] 本发明的实施例4:一种简易的无机粉体表面化学镀方法,包括以下步骤:
(1)配置活化液:在一半的去离子水中加入钯离子盐,即配制钯离子盐溶液;再在剩余的一半去离子水中依次加入乙醇和KH560,氨水调节pH为9,搅拌5 min后加入1%的褐藻酸钠溶液,常温下搅拌20 min后,加入钯离子盐溶液,60 ℃下搅拌10-60 min;然后在上述溶液中加入异丙醇溶液搅拌均匀后即得活化液。其中KH650、钯离子盐、去离子水、异丙醇、乙醇和1%的褐藻酸钠溶液,质量比12:1:10:50:60:150
(2)配制活化的无机粉体:在搅拌过程中加热氧化镁粉体到200 ℃,并保温25 min;再冷却到50 ℃以下,在搅拌过程中将活化液喷洒到氧化镁粉体表面,活化液质量占氧化镁粉体质量的1.5%;当活化液喷洒完,搅拌过程中加热粉体到110 ℃,并保温12min,随炉冷却即制备活化的氧化镁粉体;
(3)化学镀粉体:配置组分为醋酸铜(30 g/L)、硫脲(12 g/L)、乙醛酸(70 g/L)、甲醛 (115 g/L)和丙三醇(11 g/L)的镀铜镀液,采用氨水调节pH为9-10,将活化的氧化镁粉体加热到175 ℃,镀液加热到55 ℃,在搅拌过程中将镀液喷洒到活化氧化镁粉体表面(加入镀液的量要恰好保证润湿粉体),保证体系温度在163 ℃;当加完镀液,179 ℃下搅拌化学镀后粉体,直到烘干粉体,然后升温至420 ℃下继续搅拌粉体55 min,随炉冷却到室温(化学镀过程保证氮气气氛,并且整个体系保证负压),即得化学镀的氧化镁粉体。
[0037] 通过该工艺制备的化学镀铜氧化镁粉体结晶性能优异。
[0038] 以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或
修改为等同变化的等效实施例,仍未超出
说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。