[發明專利]一種鎳-改性石墨烯耐磨復合鍍層的制備方法

有效

• 申請號: 201710736094.2
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107630244B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李建亮;李航;熊黨生;王俊;季鈺娟
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D5/18;C25D3/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種鎳?改性石墨烯耐磨復合鍍層的制備方法。所述方法先將基片進行打磨去除氧化層和銹層，除油，稀鹽酸活化后得到預處理的基材，利用3?氨基丙基三乙氧基硅烷對氧化石墨烯進行改性，將改性石墨烯與鎳鍍液進行混合，并加入表面活性劑配制鎳?改性石墨烯復合鍍液，最后以鎳片為陽極，以預處理后的基材為陰極，置于鎳?改性石墨烯復合鍍液中，進行多組換向脈沖電鍍，得到鎳?改性石墨烯復合鍍層。本發明方法改性后的氧化石墨烯水溶性好，在鍍液中分散均勻，鍍層中均勻分布，使用量少，制備的鎳?改性石墨烯復合鍍層硬度提高、摩擦系數和磨損率降低、結合強度高、機械性能好、表面平整潔凈、無污染，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及電沉積技術領域，涉及一種鎳-改性石墨烯耐磨復合鍍層的制備方法。

背景技術

如何在材料表面減少摩擦帶來的損失是急需解決的問題。固體潤滑涂層是通過一定方法使具有潤滑效果的材料與表面增強材料一起覆蓋到基體表面上，與表面結合好，在摩擦過程之中起到潤滑的作用，可有效減少摩擦。Lee等(Measurement of the elasticproperties and intrinsic strength of monolayer graphene[J].science,2008,321(5887):385-388.)研究表明當基底與石墨烯是強結合時，摩擦學性能與層數無關，表現出類似石墨的潤滑作用；當基底與石墨烯是弱結合時，從1到4層時隨層數增加摩擦力減少，5層時達到固體石墨的潤滑作用。

中國專利201410728980.7公開了一種堿性石墨烯-鎳復合鍍層的制備方法，采用堿性溶液來解決石墨烯溶液的分散性問題。中國專利20141084279.4公開了一種Ni-石墨烯電鍍液，由于水中分散性的原因，使用石墨烯含量較高，成本較高。

石墨烯由于結構和化學性質穩定，缺少活性基團，在鍍液之中分散度不好，影響電鍍的質量。氧化石墨烯在水中具有較好的分散性，但是其穩定性較差，在納米復合材料之中的應用效果比石墨烯差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化石墨烯使用量少，結構致密平整，能夠顯著降低摩擦系數和磨損量的鎳-改性石墨烯耐磨復合鍍層的制備方法。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種鎳-改性石墨烯耐磨復合鍍層的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，基材的清理和活化：打磨基材，去除表面銹層和氧化層，拋光，除油，5-15％的稀鹽酸活化，水洗，干燥，得到預處理的基材；

步驟2，氧化石墨烯的改性：將3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)加入到氧化石墨烯分散液中，攪拌條件下，于60～80℃的恒溫水浴下，進行10～14h的改性反應，反應結束后，離心，洗滌，冷凍干燥，得到改性石墨烯粉末；

步驟3，鎳-改性石墨烯復合鍍液的配制：將改性石墨烯粉末與表面活性劑在水中超聲分散均勻后，加入到鎳鍍液中，充分攪拌下得到均勻分散的鎳-改性石墨烯復合鍍液；

步驟4，電鍍：以鎳片為陽極，以預處理后的基材為陰極，置于鎳-改性石墨烯復合鍍液中，進行多組換向脈沖電鍍，水浴溫度為35～45℃，在攪拌下電鍍，電鍍結束后，水洗，干燥，得到鎳-改性石墨烯復合鍍層。

步驟1中，所述的基材為任意形狀的鐵和不銹鋼。

步驟1中，除油溶液為氫氧化鈉50～60g/L，碳酸鈉70～80g/L，除油溫度為50℃，處理時間20～30min。

步驟2中，所述的氧化石墨烯分散液的濃度為0.5mg/mL，3-氨基丙基三乙氧基硅烷與氧化石墨烯分散液的體積比為1:15～1:20。

步驟3中，所述的表面活性劑選自0.05～0.1g/L十二烷基磺酸鈉、0.05～0.1g/L十二烷基苯環酸鈉、0.004～0.01g/L十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種。