專利名稱：TiB₂粉體直接化學鍍鎳磷合金溶液及制備、使用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料表面化學處理技術領域，主要涉及一種TW2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金的溶液及其制備方法和使用方法。
背景技術：
在硼化物陶瓷中，打化由于具有高熔點(2980°C)、高硬度(3370HV)，耐磨性好等優(yōu)異性能，成為制備金屬陶瓷復合材料的熱點材料之一，廣泛應用于航空航天、武器裝備和有色金屬冶煉等領域。關于金屬Ni包覆TW2粉體的制備，在國外主要是采用自蔓延高溫合成技術，對化學鍍制備TB2復合粉體的介紹很少?；瘜W鍍是制備金屬-陶瓷復合粉體的先進方法。在TB2粉體表面進行化學鍍的關鍵問題是如何引發(fā)化學鍍過程，傳統(tǒng)工藝是采用 PdCl2-SnCl2活化-敏化法，而該工藝處理過程復雜，使用PdCl2價格昂貴，容易污染鍍液，使其應用受到一定的限制，目前TM2粉體表面化學鍍還停留在使用敏化-活化的傳統(tǒng)活化方法，雖然有專利可以不采用敏化-活化，但需要在化學鍍鎳之前對粉體進行300-500°C的熱處理，才可以進行直接化學鍍鎳，沒有涉及到不經(jīng)過熱處理可以直接化學鍍鎳的溶液及其方法來進行M-P直接化學鍍包覆TW2粉體的制備工藝。

發(fā)明內容
發(fā)明目的
本發(fā)明提出了一種TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液及制備、使用方法，其目的在于解決傳統(tǒng)工藝采用PdCl2-SnCl2活化-敏化法，工藝處理過程復雜，使用PdCl2價格昂貴，容易污染鍍液及還需要進行熱處理等問題。技術方案
一種TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液，其特征在于每升溶液中含有硫酸鎳 10-20g、配位劑檸檬酸鈉15-25g、乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、還原劑次磷酸鈉15_25g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 001-0. 003g、緩沖劑硫酸銨15-25g、潤濕劑0P-10 0. 005-0. Olg、用pH值調節(jié)劑調整溶液PH值為5. 0-6. 5，其余為去離子水。一種如權利要求1所述的TU2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液的制備方法，其特征在于該方法按以下步驟進行
(1)、按上述比例取各原料，分別用去離子水溶解；
(2)、將步驟(1)中已完全溶解的硫酸鎳溶液，在不斷攪拌下加入含檸檬酸鈉、乳酸和丙酸的溶液中；
(3)、將步驟(1)中完全溶解的次磷酸鈉溶液，在劇烈攪拌下，加入步驟(2)配制好的溶液中；
(4)、將緩沖劑硫酸銨溶液在充分攪拌作用下，加入步驟(3)得到的混和溶液中，然后將溶解好的穩(wěn)定劑甘氨乙酸和潤濕劑0P-10分別加入到上述混和溶液中；
(5)、用去離子水將步驟(4)得到的溶液稀釋至計算體積；(6 )、用pH值調節(jié)劑調整pH值至所需區(qū)間。步驟(1)中取各原料分別用40_50°C的去離子水溶解。步驟(6)中pH值調節(jié)劑為質量分數(shù)20%的氫氧化鈉溶液。用如權利要求1所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液進行直接化學鍍鎳磷合金的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行
(1)、直接化學鍍鎳磷合金處理將TiB2粉體加入溫度為80-90°C，pH值為5.0-6. 5的上述直接化學鍍鎳溶液中，施鍍15-30min ；
(2)、恒溫烘干完成施鍍后，將鍍液洗滌3-5次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到鎳磷合金包覆的TB2粉。直接化學鍍鎳磷合金處理步驟中的TW2粉體選用3-5微米的自蔓延高溫合成的 TW2 粉。優(yōu)點及效果
本發(fā)明提出了一種TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液及制備、使用方法，即采用不經(jīng)過熱處理可以直接化學鍍鎳的溶液及其方法來進行Ni-P直接化學鍍包覆TW2粉體的制備工藝。具有如下優(yōu)點
(1)、本發(fā)明不僅解決了傳統(tǒng)工藝采用PdCl2-SnCl2S化-敏化法，工藝處理過程復雜， 使用PdCl2價格昂貴，容易污染鍍液等問題，同時取消了化學鍍鎳之前對粉體進行熱處理的工藝，實現(xiàn)粉體的直接化學鍍鎳，也解決了現(xiàn)有粉體化學鍍鎳還需進行熱處理的問題。(2)、本發(fā)明利用相應的化學鍍鎳溶液配方取代處理過程復雜的鈀活化預處理方法，并且不再需要對粉體進行熱處理，
(3)、本發(fā)明操作簡單，成本低，化學鍍鎳后的TB2粉體可改善其燒結性能，應用在很多領域。


圖1為包覆前TB2粉在掃描電子顯微鏡下的表面形貌圖。圖2為施鍍15min包覆后TB2粉在掃描電子顯微鏡下的表面形貌圖。圖3為施鍍15min包覆后TW2粉的能譜分析圖。圖4為施鍍30min包覆后TB2粉在掃描電子顯微鏡下的表面形貌圖。圖5為施鍍30min包覆后TW2粉的能譜分析圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明這種TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液及其制備方法和用該溶液進行直接化學鍍鎳磷合金的方法做進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例的限制。TW2粉體上進行化學鍍鎳磷合金，首先將粉體經(jīng)粗化、敏化、活化等預處理后，再進行化學鍍鎳。本發(fā)明針對活化階段，提出了一種無鈀活化工藝，即在化學鍍鎳前對粉體不需要進行熱處理，同時還取消了常見陶瓷粉體化學鍍中常采用敏化-活化步驟。為了獲得Ni-P合金無鈀活化包覆Ni-P合金，本發(fā)明采用的制備工藝包括以下步驟
一、配制直接化學鍍鎳溶液并根據(jù)化學鍍鎳溶液的裝載量進行粉體的稱量1、直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳10_20g、配位劑檸檬酸鈉15-25g、 乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、還原劑次磷酸鈉15_25g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 001-0. 003g、緩沖劑硫酸銨15-25g、潤濕劑0P-10 0. 005-0. Olg、用pH值調節(jié)劑硫酸或氫氧化鈉稀溶液調整溶液PH值為5. 0-6. 5，其余為溶劑去離子水。2、制備上述直接化學鍍鎳溶液的方法如下
(1)、按上述比例取各原料，分別用40-50°C的去離子水溶解；
(2)、將乳酸和丙酸分別加入已溶解好的檸檬酸鈉溶液中，將步驟(1)中已完全溶解的硫酸鎳溶液，在不斷攪拌下加入上述含檸檬酸鈉、乳酸和丙酸的溶液中；
(3)、將步驟(1)中完全溶解的次磷酸鈉溶液，在劇烈攪拌下，加入步驟(2)配制好的溶液中；
(4)、將緩沖劑硫酸銨溶液在充分攪拌作用下，加入步驟(3)得到的混和溶液中，然后將溶解好的穩(wěn)定劑甘氨乙酸和潤濕劑0P-10分別加入到上述混和溶液中；
(5)、用去離子水將步驟(4)得到的溶液稀釋至計算體積；
(6)、用pH值調節(jié)劑調整溶液pH值至所需區(qū)間，如5.0-6. 5。步驟(1)中用其它溫度的去離子水也能夠溶解各種原料，但采用40-50°C的去離子水溶解速度更快、效果更佳。3、根據(jù)化學鍍鎳溶液的裝載量進行粉體的稱量。二、直接化學鍍鎳磷合金處理將TW2粉體加入溫度為80_90°C，pH值為5. 0-6. 5 的上述溶液中，施鍍15-30min，施鍍過程采用機械攪拌，溫度可以用恒溫水浴來控制。實驗中粉體和溶液放入一個可以加攪拌的三口燒瓶中。三、恒溫烘干完成施鍍后，將鍍液多次洗滌，如洗滌3-5次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TW2粉。將鍍液多次洗滌是指將粉體上的鍍液多次清洗掉。粉體在鍍液中完成鍍膜后，粉體的鎳磷金屬表面總會附著鍍液，需要將粉體表面的鍍液清洗掉，因此將粉體浸泡在水里， 鍍液是溶于水的，粉體沉淀后倒掉已溶解鍍液的水，再過濾，再用水浸泡，再沉淀，過濾、洗滌，反復多次。洗滌次數(shù)一般為2次以上，以3 5次為宜。采用普通TB2粉體也可以實現(xiàn)本發(fā)明目的，但對選用3-5微米的自蔓延高溫合成的TB2粉，包覆后的效果更好。使用其他pH值調節(jié)劑也能實施本發(fā)明，考慮到原料的取得和成本的節(jié)省，采用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉溶液更為經(jīng)濟簡便。運用SEM(掃描電鏡)，EDS能譜分析對粉體鍍前鍍后粉體表面形貌，成分進行分析， 結果表明M-P合金能順利的沉積到TW2顆粒上，能譜分析結果表明鍍層中含有Ni、P、Ti 元素，鎳的含量最高。實施例1
本發(fā)明根據(jù)前述的步驟，取3-5微米的自蔓延高溫合成的TB2粉lg，加入配制好的 250ml化學鍍鎳溶液中。直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳10g、配位劑檸檬酸鈉15g、乳酸10mL、丙酸5mL、還原劑次磷酸鈉15g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. OOlg、緩沖劑硫酸銨15g、潤濕劑0P-10 0. 005g、用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉稀溶液調節(jié)pH值，其余為去離子水。將粉體浸入溫度為85士 l°C，pH值為5. 5的上述溶液中施鍍15min，施鍍過程采用機械攪拌，完成施鍍，將鍍液洗滌3次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TB2 粉。經(jīng)施鍍處理的TW2粉在掃描電子顯微鏡下觀察，表面被成功地包覆上Ni-P合金鍍層，這在能譜分析中得到驗證。實施例2
本發(fā)明根據(jù)前述的步驟，取3-5微米的自蔓延高溫合成的TB2粉lg，加入配制好的 250ml化學鍍鎳溶液中。直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳15g、配位劑檸檬酸鈉20g、乳酸15mL、丙酸10mL、還原劑次磷酸鈉20g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 003g、緩沖劑硫酸銨20g、潤濕劑0P-10 0. Olg、用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉稀溶液調節(jié)pH值，其余為去離子水。將粉體浸入溫度為90 士 l°C，pH值為6. 0的上述溶液中施鍍30min，施鍍過程采用機械攪拌，完成施鍍，將鍍液洗滌5次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TB2 粉。經(jīng)施鍍處理的TW2粉在掃描電子顯微鏡下觀察，表面被成功地包覆上Ni-P合金鍍層，這在能譜分析中得到驗證。實施例3
本發(fā)明根據(jù)前述的步驟，取3-5微米的自蔓延高溫合成的TB2粉lg，加入配制好的 250ml化學鍍鎳溶液中。直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳15g、配位劑檸檬酸鈉20g、乳酸5mL、丙酸5mL、還原劑次磷酸鈉20g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 003g、緩沖劑硫酸銨 15g、潤濕劑0P-10 0. Olg、用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉稀溶液調節(jié)pH值，其余為去離子水。 將粉體浸入溫度為85 士 1 °C，pH值為5. 5的上述溶液中施鍍15min，施鍍過程采用機械攪拌， 完成施鍍，將鍍液洗滌4次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2粉。經(jīng)施鍍處理的TW2粉在掃描電子顯微鏡下觀察，表面被成功地包覆上Ni-P合金鍍層，這在能譜分析中得到驗證。實施例4
本發(fā)明根據(jù)前述的步驟，取3-5微米的自蔓延高溫合成的TB2粉lg，加入配制好的 250ml化學鍍鎳溶液中。直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳20g、配位劑檸檬酸鈉25g、乳酸12mL、丙酸8mL、還原劑次磷酸鈉25g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 002g、緩沖劑硫酸銨25g、潤濕劑0P-10 0. 008g、用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉稀溶液調節(jié)pH值，其余為去離子水。將粉體浸入溫度為80士 l°C，pH值為5. 0的上述溶液中施鍍20min，施鍍過程采用機械攪拌，完成施鍍，將鍍液洗滌5次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TB2 粉。經(jīng)施鍍處理的TW2粉在掃描電子顯微鏡下觀察，表面被成功地包覆上Ni-P合金鍍層，這在能譜分析中得到驗證。實施例5
本發(fā)明根據(jù)前述的步驟，取3-5微米的自蔓延高溫合成的粉lg，加入配制好的 250ml化學鍍鎳溶液中。直接化學鍍鎳的溶液，其每升溶液中含有硫酸鎳18g、配位劑檸檬酸鈉22g、乳酸14mL、丙酸7mL、還原劑次磷酸鈉19g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. OOlg、緩沖劑硫酸銨25g、潤濕劑0P-10 0. 006g、用質量分數(shù)20%的氫氧化鈉稀溶液調節(jié)pH值，其余為去離子水。將粉體浸入溫度為82士 l°C，pH值為6. 5的上述溶液中施鍍25min，施鍍過程采用機械攪拌，完成施鍍，將鍍液洗滌3次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到Ni-P合金包覆的TiB2 粉。經(jīng)施鍍處理的TW2粉在掃描電子顯微鏡下觀察，表面被成功地包覆上Ni-P合金鍍層，這在能譜分析中得到驗證。結論通過實驗證明，本發(fā)明能夠實現(xiàn)TW2粉體上進行化學鍍鎳磷合金，利用相應的化學鍍鎳配方溶液來取代了處理過程復雜的鈀活化預處理方法，無需對粉體進行熱處理，可改善TiB2粉體其燒結性能，在掃描電子顯微鏡下顯示鍍層性質良好。
權利要求
1.一種TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液，其特征在于每升溶液中含有硫酸鎳10-20g、配位劑檸檬酸鈉15-25g、乳酸10-15mL、丙酸5-10mL、還原劑次磷酸鈉15_25g，穩(wěn)定劑甘氨乙酸0. 001-0. 003g、緩沖劑硫酸銨15-25g、潤濕劑0P-10 0. 005-0. Olg、用pH值調節(jié)劑調整溶液PH值為5. 0-6. 5，其余為去離子水。
2.一種如權利要求1所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液的制備方法，其特征在于該方法按以下步驟進行(1)、按上述比例取各原料，分別用去離子水溶解；(2)、將步驟(1)中已完全溶解的硫酸鎳溶液，在不斷攪拌下加入含檸檬酸鈉、乳酸和丙酸的溶液中；(3)、將步驟(1)中完全溶解的次磷酸鈉溶液，在劇烈攪拌下，加入步驟(2)配制好的溶液中；(4)、將緩沖劑硫酸銨溶液在充分攪拌作用下，加入步驟(3)得到的混和溶液中，然后將溶解好的穩(wěn)定劑甘氨乙酸和潤濕劑0P-10分別加入到上述混和溶液中；(5)、用去離子水將步驟(4)得到的溶液稀釋至計算體積；(6 )、用pH值調節(jié)劑調整pH值至所需區(qū)間。
3.根據(jù)權利要求2所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液的制備方法，其特征在于步驟(1)中取各原料分別用40-50°C的去離子水溶解。
4.根據(jù)權利要求2所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液的制備方法，其特征在于步驟(6)中pH值調節(jié)劑為質量分數(shù)20%的氫氧化鈉溶液。
5.用如權利要求1所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液進行直接化學鍍鎳磷合金的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行(1)、直接化學鍍鎳磷合金處理將TW2粉體加入溫度為80-90°C，pH值為5.0-6. 5的上述直接化學鍍鎳溶液中，施鍍15-30min ；(2)、恒溫烘干完成施鍍后，將鍍液洗滌3-5次，沉降后，在150°C下恒溫烘干得到鎳磷合金包覆的TB2粉。
6.根據(jù)權利要求5所述的TB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金的方法，其特征在于直接化學鍍鎳磷合金處理步驟中的TW2粉體選用3-5微米的自蔓延高溫合成的TW2粉。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學鍍領域，涉及一種TiB2粉體表面直接化學鍍鎳磷合金溶液及其方法，可以對TiB2粉體直接進行化學鍍鎳磷合金處理，工藝為將TiB2粉體加入溫度為80-90℃，pH值為5.0-6.5的直接化學鍍鎳磷合金溶液中，施鍍15-30min；最后恒溫烘干處理完成施鍍后，將鍍液多次洗滌，沉降后，在150℃下恒溫烘干得到鎳磷合金包覆的TiB2粉。所用的原料TiB2粉體選用3-5微米的自蔓延高溫合成的TiB2粉。本發(fā)明不僅解決了現(xiàn)有TiB2粉體表面化學鍍鎳磷合金采用鈀活化敏化的傳統(tǒng)方法存在的問題，同時取消了化學鍍鎳磷合金之前對粉體進行熱處理的工藝，實現(xiàn)粉體的直接化學鍍鎳磷合金。
文檔編號B22F1/02GK102409323SQ20111038721
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者孫碩, 張有平, 張艷, 李正元, 王麗麗, 石維, 遲松江 申請人:沈陽工業(yè)大學