一种镍钨石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法.pdf

本发明公开了一种镍钨石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法，本发明在镀液中引入了具有良好机械性能并可有效分散的GE，并且在电镀过程中有效的将GE沉积分散于Ni-W基质中。通过脉冲电镀共沉积的方法成功的在碳钢基体上制备了Ni-W-GE复合镀膜。石墨烯分散在Ni-W基质中，通过在共沉积过程中有效的改变晶体成核与生长的竞争关系，改善了镀膜结构，使沉积膜层变得更加均匀、致密，削弱了晶间腐蚀，延长了腐蚀介质的扩散路径，提高了自腐蚀电位，有效的抑制了局部腐蚀，提高了钝化膜的稳定性，从而提高了复合镀膜的耐蚀性。

权利要求书
1.  一种镍钨石墨烯复合镀液，其特征在于：所述的镀液是由以下成分组成：


2.  如权利要求1所述的镍钨石墨烯复合镀液，其特征在于：所述的镀液是由以下成分组成：


3.  一种由权利要求1或2所述的复合镀液电镀而成的镍钨石墨烯复合镀膜。

4.  如权利要求3所述的镍钨石墨烯复合镀膜，其特征在于：所述镍钨石墨烯复合镀膜的制备方法如下：
首先将钢片利用砂纸打磨，然后进行超声波清洗，除油，再次进行超声波清洗，然后进行酸洗活化，再进行脉冲电镀，电镀完成进行清洗，后处理后得到成品；脉冲电镀过程中的工艺参数为：电流密度为0.1-10A/dm2，pH值为6-9，时间为0.5-3h，温度为50-80℃，功率为500-1500HZ，占空比为0.1-1.0。

说明书一种镍钨石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种镍钨石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法。
背景技术
目前制备Ni-W镀膜的方法主要为传统的Ni-W镀膜电镀工艺，主要的镀液组成及工艺参数如表1所示：
表1

Ni-W镀膜制备流程为：砂纸打磨→超声波清洗→除油→超声波清洗→酸洗活化→脉冲电镀→清洗→后处理→成品。
传统的电镀工艺在制备Ni-W镀膜时，电流效率低，析氢严重，电化学活性位点少，从而导致沉积过程中所形成镀膜的残余内应力大、晶体晶粒粗大、晶界明显、镀膜表面露点及微裂纹多等缺陷。这些缺陷在Ni-W镀膜实际应用中会首要诱导严重的局部腐蚀发生，影响膜层的机械性能，从而降低Ni-W镀膜的使用寿命。
通过在镀液中引入能够有效分散的石墨烯(GE)，通过其与NiW络合物的吸附共沉积，达到控制晶体结构从而改善镀膜表面形貌的目的。GE拥有较大的比表面积，沉积过程中金属络合物能吸附于GE表面，为晶体的形成提供了更多的活性位点，促进了晶核的形成。另一方面，GE又可以屏蔽较大晶体的继续生长，起到了减缓晶体生长的作用。此外，拥有高强度的GE分散填充在镀膜中通过弥散强化作用，有效的减少了镀膜的内应力改善了镀膜的机械性能。最终Ni-W-GE复合镀膜表现为晶粒细小、结构均匀致密。复合镀膜的机械及耐蚀性均得到有效提高。
发明内容
本发明提供了一种镍钨石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明的镍钨石墨烯复合镀液由以下成分组成：

优选：本发明的镀液是由以下成分组成：

利用本发明的复合镀液制备镍钨石墨烯复合镀膜的方法如下：
首先将钢片利用砂纸打磨，然后进行超声波清洗，除油，再次进行超声波清洗，然后进行酸洗活化，再进行脉冲电镀，电镀完成进行清洗，后处理后得到成品；脉冲电镀过程中的工艺参数为：电流密度为0.1-10A/dm2，pH值为6-9，时间为0.5-3h，温度为50-80℃，功率为500-1500HZ，占空比为0.1-1.0。
本发明与现有技术相比，具有以下显著特征和有益效果：
本发明在镀液中引入了具有良好机械性能并可有效分散的GE，并且在电镀过程中有效的将GE沉积分散于Ni-W基质中。
利用本发明的复合镀液制备镍钨氧化石墨烯复合镀膜的方法工艺简单，少量的GE即可有效的改善提高Ni-W镀膜的各项性能。
通过脉冲电镀共沉积的方法成功的在碳钢基体上制备了Ni-W-GE复合镀膜。石墨烯分散在Ni-W基质中，通过在共沉积过程中有效的改变晶体成核与生长的竞争关系，改善了镀膜结构，使沉积 膜层变得更加均匀、致密，削弱了晶间腐蚀，延长了腐蚀介质的扩散路径，提高了自腐蚀电位，有效的抑制了局部腐蚀，提高了钝化膜的稳定性，从而提高了复合镀膜的耐蚀性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明所作的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明的镍钨石墨烯复合镀液由以下成分组成：

利用本发明的复合镀液制备镍钨石墨烯复合镀膜的方法如下：
首先将钢片利用砂纸打磨，然后进行超声波清洗，除油，再次进行超声波清洗，然后进行酸洗活化，再进行脉冲电镀，电镀完成进行清洗，后处理后得到成品；脉冲电镀过程中的工艺参数为：电流密度 为0.1A/dm2，pH值为9，时间为0.5h，温度为80℃，功率为500HZ，占空比为1.0。
实施例2
本发明的镍钨石墨烯复合镀液由以下成分组成：

利用本发明的复合镀液制备镍钨石墨烯复合镀膜的方法如下：
首先将钢片利用砂纸打磨，然后进行超声波清洗，除油，再次进行超声波清洗，然后进行酸洗活化，再进行脉冲电镀，电镀完成进行清洗，后处理后得到成品；脉冲电镀过程中的工艺参数为：电流密度为10A/dm2，pH值为6，时间为3h，温度为50℃，功率为1500HZ，占空比为0.1。
实施例3
本发明的镍钨石墨烯复合镀液由以下成分组成：


利用本发明的复合镀液制备镍钨石墨烯复合镀膜的方法如下：
首先将钢片利用砂纸打磨，然后进行超声波清洗，除油，再次进行超声波清洗，然后进行酸洗活化，再进行脉冲电镀，电镀完成进行清洗，后处理后得到成品；脉冲电镀过程中的工艺参数为：电流密度为5A/dm2，pH值为7，时间为2h，温度为70℃，功率为1000HZ，占空比为0.5。
对本发明实施例3制备的符合镀膜进行如下性能检测:
采用JSM-7500F型扫描电子显微镜(SEM)观察镀膜的表面形貌。
通过INCA能谱仪(EDS)分析测试复合镀膜的元素组成及含量。Ni元素含量为：55-60wt.％，W元素含量为：30-40wt.％，GE含量为：0-10wt.％
采用XPert PRO MPD型X射线衍射仪(XRD)，以Cu Kα辐射，扫描范围为10-80，研究分析复合镀膜的晶体结构及晶粒尺寸。晶体尺寸为：8-15nm。
通过使用CorrTest 310型电化学工作站研究所制备镀膜的耐蚀 性。使用三电极体系，其中工作电极为沉积有Ni-W-GE复合镀膜的45号碳钢，有效面积为25mm×15mm，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，腐蚀介质为质量分数3.5％的NaCl水溶液。复合镀膜的阻抗显著提高，自腐蚀电位从-0.50V升至-0.30V，腐蚀电流密度从8.0uA/cm2降至1.0uA/cm2。
通过MS-T3000旋转摩擦仪测试复合镀膜的滑动摩擦系数，氧化铝磨球，载荷10N，转速300r/min，测试时间为30min。复合镀膜的摩擦系数从0.45减至0.20。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。