專(zhuān)利名稱(chēng)：一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材表面化學(xué)鍍的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍是一種表面處理技術(shù)，尤其對(duì)形狀不規(guī)則的基質(zhì)，能使非金屬基質(zhì)金屬化，比電鍍有更好的優(yōu)勢(shì)，而且獲得的鍍層均勻、具有較好的力學(xué)性能及裝飾性能，賦予材料表面導(dǎo)電性、電磁屏蔽性能和耐腐蝕性等。傳統(tǒng)的金屬鍍層有難以克服的缺點(diǎn)，銅的導(dǎo)電性很強(qiáng)，但金屬層在空氣中很容易被氧化；鍍鎳穩(wěn)定但耐腐蝕性差一些。由于N1-Cu-P三元合金比N1-P 二元合金具有更好的耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性、硬度、耐磨性和抗磁性，所以受到人們的廣泛關(guān)注。對(duì)于非金屬材料，其表面沒(méi)有催化劑，所以施鍍前必須活化，傳統(tǒng)施鍍一般采用膠體鈀(PdCl2-SnCl2)活化。馬梅榮研究塑料化學(xué)鍍N1-Cu-P鍍層包括以下工藝流程:堿性除油一高鉻酸粗化一亞硫酸鈉溶液還原一HCl溶液預(yù)浸一膠體鈀活化一NaOH溶液解膠一化學(xué)鍍N1-Cu-P —干燥一性能測(cè)定。但由于PdCl2原料昂貴，且基質(zhì)易吸附一層亞錫粒子而影響化學(xué)鍍層的均勻性，操作工序復(fù)雜，不宜控制。在現(xiàn)有的化學(xué)鍍鎳銅磷工藝中，主要存在金屬與非金屬層結(jié)合強(qiáng)度低，且使用的甲醛、甲醇和鹽酸等有毒，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。而在專(zhuān)利號(hào):ZL200810064935.0，專(zhuān)利名稱(chēng):一種木材表面化學(xué)鍍鎳的方法的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種制備鍍層N1-P的方法，但是鍍層的耐腐蝕性效果不突出，致使應(yīng)用受限。

發(fā)明內(nèi)容
·
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有木材表面化學(xué)鍍工藝復(fù)雜、鍍層與木材層結(jié)合強(qiáng)度低和耐腐蝕性差的問(wèn)題，而提供一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法。本發(fā)明木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):一、還原劑由2 7g/L的NaBH4溶液和I 6g/L的NaOH溶液組成；二、化學(xué)鍍?nèi)芤河?0 50g/L的硫酸鎳、0.5 2.0g/L的硫酸銅、20 50g/L的次亞磷酸鈉、30 60g/L的檸檬酸三鈉、20 50g/L的乙酸銨和氨水組成，通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8 11 ；三、將木材浸潰到還原劑3 8min，取出木材在室溫下水平放置0.6 1.2min，然后浸潰于70 95°C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?5 30min，得到表面鍍鎳銅磷三元合金的木材。本發(fā)明將木材浸入NaBH4溶液，然后再把載有NaBH4溶液的木材放置于化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，NaBH4與化學(xué)鍍?nèi)芤褐械腘i2+反應(yīng)生成Ni°作為催化活性中心，在70 95°C的溫度下Ni2+和Cu2+與還原劑H2P02_反應(yīng)，共沉積生成N1-Cu-P三元合金。本發(fā)明木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法所用的活化液配比容易，活化和化學(xué)鍍?cè)谕蝗芤褐型瓿?，工藝?jiǎn)單，鍍層與木材層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到4.3MPa以上，耐腐蝕性良好。


圖1是實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材放大200倍的SEM電鏡圖；圖2是實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材放大500倍的SEM電鏡圖；圖3是實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材放大1000倍的SEM電鏡圖；圖4是實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材放大3000倍的SEM電鏡圖；圖5是實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材的電磁屏蔽效能圖，a表示未鍍鍍鎳銅磷三元合金的木材電磁屏蔽效能，b表示實(shí)施例一得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材電磁屏蔽效能；圖6是實(shí)施例一至實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材鍍層表面電阻率與PH的關(guān)系圖；圖7是實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材Tafel曲線(xiàn)圖； 圖8是實(shí)施例一至實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材XRD圖；圖9是實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材XPS
分析組分圖，■一代表鎳，_代表銅，■.代表磷。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:本實(shí)施方式木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):一、還原劑由2 7g/L的NaBH4溶液和I 6g/L的NaOH溶液組成；二、化學(xué)鍍?nèi)芤河?0 50g/L的硫酸鎳、0.5 2.0g/L的硫酸銅、20 50g/L的次亞磷酸鈉、30 60g/L的檸檬酸三鈉、20 50g/L的乙酸銨和氨水組成，通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8 11 ；三、將木材浸潰到還原劑3 8min，取出木材在室溫下水平放置0.6 1.2min,然后浸潰于70 95°C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?5 30min，得到表面鍍鎳銅磷三元合金的木材。本實(shí)施方式通過(guò)調(diào)節(jié)還原劑中NaOH溶液的濃度來(lái)影響鍍速，以使鍍層較快、較均勻沉積，其活化階段反應(yīng)如下:2Ni2++BH4>2H20 — 2Ni°+2H2 丨 +B02>4H+2Cu2++BH4>2H20 — 2Cu°+2H2 丨 +B02>4H.
而在化學(xué)鍍的活化階段，通過(guò)控制化學(xué)鍍?nèi)芤褐蠧uSO4的濃度以使鍍層均勻，因?yàn)檫^(guò)多的Cu沉積會(huì)抑制鎳核的催化，降低反應(yīng)速度，影響后續(xù)自催化反應(yīng)。使用氨水調(diào)節(jié)化學(xué)鍍?nèi)芤旱腜H，通過(guò)其與鍍液中的鎳和銅離子絡(luò)合來(lái)控制自由離子的濃度，促使兩金屬的電極電位向負(fù)移動(dòng)并趨于相近，實(shí)現(xiàn)N1-Cu共沉積。其自催化階段反應(yīng)如下:2H2P02>40H>Ni2+— 2HP0廣+2H20+Ni I +H2 t2H2P02>40r+Cu2+ — 2HP0廣+2H20+Cu I +H2 f2H2P02>6H++4r — 4H20+2P 丨 +3 f具體實(shí)施方式
二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一還原劑由4 6g/L的NaBH4溶液和I 3g/L的NaOH溶液組成。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。

具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟二化學(xué)鍍?nèi)芤河?3 35g/L的硫酸鎳、0.5 1.5g/L的硫酸銅、30 45g/L的次亞磷酸鈉、40 55g/L的檸檬酸三鈉、25 40g/L的乙酸銨和氨水組成。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8.5 10。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至9.5。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟三浸潰于83 93°C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?5 30min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟三所用的木材為樺木單板。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。實(shí)施例一:本實(shí)施例木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實(shí)現(xiàn): 一、還原劑由5g/L的NaBH4溶液和2g/L的NaOH溶液組成；二、化學(xué)鍍?nèi)芤河?0g/L的硫酸鎳、lg/L的硫酸銅、40g/L的次亞磷酸鈉、50g/L的檸檬酸三鈉、35g/L的乙酸銨和氨水組成,通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至9.5 ;三、將木材浸潰到還原劑5min,取出木材在室溫下水平放置Imin,然后浸潰于900C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?0min,得到表面鍍鎳銅磷三元合金的木材。本實(shí)施例得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材放大200倍的SEM電鏡圖如圖1所示；放大500倍的SEM電鏡圖如圖2所示；放大1000倍的SEM電鏡圖如圖3所示；放大3000倍的SEM電鏡圖如圖4 所示。將本實(shí)施例得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材利用直拉法測(cè)定鍍層與樺木單板之間的結(jié)合強(qiáng)度，測(cè)得鍍層與木材之間的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)4.387MPa。本實(shí)施例得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材的電磁屏蔽效能圖如圖5所示，從圖5可知當(dāng)電磁頻率在9KHz到1.5GHz變化時(shí)，電磁屏蔽效能平均高于60dB。實(shí)施例二:本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8.5，得到化學(xué)鍍?nèi)芤?。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三:本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至9.0，得到化學(xué)鍍?nèi)芤?。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施例一相同。實(shí)施例四:本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至10，得到化學(xué)鍍?nèi)芤?。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施例一相同。實(shí)施例一至實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材鍍層表面電阻率與pH的關(guān)系圖如圖6所示，通過(guò)圖6可知當(dāng)氨水調(diào)節(jié)體系的pH=8.5時(shí)，表面電阻率R=981.6m Q /cm2; pH=9.0 時(shí),表面電阻率 R=639.8m Q /cm2; pH=9.5 時(shí),表面電阻率 R=408.1m Q /cm2; pH=10.0 時(shí)，表面電阻率 R=377.4m Q /cm2。實(shí)施例一、實(shí)施例三和實(shí)施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材Tafel曲線(xiàn)如圖7所示，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I ;表IpH條件掃描范圍 EottWr
權(quán)利要求
1.一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實(shí)現(xiàn): 一、還原劑由2 7g/L的NaBH4溶液和I 6g/L的NaOH溶液組成； 二、化學(xué)鍍?nèi)芤河?0 50g/L的硫酸鎳、0.5 2.0g/L的硫酸銅、20 50g/L的次亞磷酸鈉、30 60g/L的檸檬酸三鈉、20 50g/L的乙酸銨和氨水組成，通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8 11 ; 三、將木材浸潰到還原劑3 8min，取出木材在室溫下水平放置0.6 1.2min,然后浸潰于70 95°C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?5 30min，得到表面鍍鎳銅磷三元合金的木材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于步驟一還原劑由4 6g/L的NaBH4溶液和I 3g/L的NaOH溶液組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于步驟二化學(xué)鍍?nèi)芤河?3 35g/L的硫酸鎳、0.5 1.5g/L的硫酸銅、30 45g/L的次亞磷酸鈉、40 55g/L的檸檬酸三鈉、25 40g/L的乙酸銨和氨水組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8.5 10。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至9.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于步驟三浸潰于83 93°C的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?5 30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的一 種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，其特征在于步驟三所用的木材為樺木單板。
全文摘要
一種木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法，它涉及一種木材表面化學(xué)鍍的方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有木材表面化學(xué)鍍工藝復(fù)雜、鍍層與木材層結(jié)合強(qiáng)度低和耐腐蝕性差的問(wèn)題。木材表面鍍鎳銅磷合金的方法一、還原劑由NaBH4溶液和NaOH溶液組成；二、化學(xué)鍍?nèi)芤河闪蛩徭嚒⒘蛩徙~、次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉、乙酸銨和氨水組成，通過(guò)氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8～11，得到化學(xué)鍍?nèi)芤海蝗?、木材浸漬到還原劑中，取出后再浸于70～95℃的化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，得到表面鍍鎳銅磷三元合金的木材。本發(fā)明化學(xué)鍍工藝簡(jiǎn)單，鍍層與木材層結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)4.387MPa，耐腐蝕性能良好。
文檔編號(hào)C23C18/50GK103233212SQ20131018444
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者王立娟, 惠彬, 李堅(jiān) 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)