碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液，以濃度計(jì)，含有15-20g/L硫酸銅、20-30g/L乙二胺四乙酸二鈉、10-15g/L酒石酸鉀鈉和15-20ml/L水合肼，化學(xué)鍍液的pH值為12-13。本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液中的還原劑為水合肼，價(jià)格低廉且不會(huì)污染環(huán)境，在堿性條件下具有很強(qiáng)的還原能力，氧化產(chǎn)物是干凈的N2，不會(huì)引入雜質(zhì)金屬離子；絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉和乙二胺四乙酸二鈉，對(duì)環(huán)境污染小且絡(luò)合能力強(qiáng)，可在高溫強(qiáng)堿下長(zhǎng)時(shí)間保持鍍液穩(wěn)定。此外，本發(fā)明還公開了一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其可以在碳化硼粉末表面形成一層納米級(jí)均勻、致密的銅鍍層，可有效降低碳化硼粉末與金屬基材的潤(rùn)濕角和界面反應(yīng)。
【專利說(shuō)明】碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)鍍領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硼具有低密度(2.52g/cm3)、高硬度(僅次于金剛石和立方氮化硼)和良好的中子吸收能力，因此近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。但是，在與金屬基體復(fù)合時(shí)，碳化硼顆粒與金屬基體潤(rùn)濕性差且界面反應(yīng)嚴(yán)重，阻礙了高碳化硼含量的金屬基碳化硼復(fù)合材料的制備。
[0003]為了改善碳化硼顆粒與金屬基體的潤(rùn)濕性，減少界面反應(yīng)，需要對(duì)碳化硼顆粒表面進(jìn)行金屬化處理。銅具有高的熱導(dǎo)率，高的熱氧化阻力，且在高溫高壓下不與碳化硼反應(yīng)，因此可用于鍍?cè)谔蓟痤w粒表面，以提高碳化硼顆粒與金屬的潤(rùn)濕，阻隔界面反應(yīng)。
[0004]目前，化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液幾乎都采用甲醛作為還原劑，但是，甲醛氣味特殊、對(duì)皮膚和眼睛有刺激且致癌，因此各國(guó)的法規(guī)都對(duì)空氣中甲醛的含量進(jìn)行限制，傳統(tǒng)的化學(xué)鍍工藝也受到?jīng)_擊，尋求一種能夠替代甲醛的還原劑就變得尤為重要。
[0005]此外，目前化學(xué)鍍銅工藝中常用的絡(luò)合劑為EDTA，EDTA可以使鍍液穩(wěn)定、鍍速高、鍍層性能優(yōu)異。但是，EDTA具有較強(qiáng)的絡(luò)合性能，廢液中只要有少許殘余就可能帶出大量有毒的重金屬離子，并對(duì)環(huán)境造成污染，許多國(guó)家都限制了 EDTA的使用。因此，尋求一種對(duì)環(huán)境危害小的絡(luò)合劑也相當(dāng)重要。
[0006]有鑒于此，確有必要提供一種對(duì)環(huán)境友好的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于:提供一種對(duì)環(huán)境友好的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液，其以水合肼作為還原劑，以酒石酸鉀鈉和乙二胺四乙酸二鈉作為絡(luò)合劑。
[0009]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液的一種改進(jìn)，以濃度計(jì)，化學(xué)鍍液含有15-20g/L硫酸銅、20-30g/L乙二胺四乙酸二鈉、10_15g/L酒石酸鉀鈉和15_20ml/L水合肼，化學(xué)鍍液的PH值為12-13。
[0010]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液的一種改進(jìn)，所述碳化硼粉末為平均粒徑20微米的碳化硼粉末，用于化學(xué)鍍處理時(shí)，化學(xué)鍍液的溫度為70-80°C。
[0011]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液具有以下優(yōu)點(diǎn):采用的還原劑為水合肼，價(jià)格低廉且不會(huì)污染環(huán)境，在堿性條件下有很強(qiáng)的還原能力，氧化產(chǎn)物是干凈的N2，不會(huì)引入雜質(zhì)金屬離子；采用的絡(luò)合劑為酒石酸鉀鈉和乙二胺四乙酸二鈉的雙絡(luò)合劑體系，雙絡(luò)合劑的破絡(luò)比EDTA容易，對(duì)環(huán)境污染小且絡(luò)合能力強(qiáng)，可在高溫強(qiáng)堿下長(zhǎng)時(shí)間保持鍍液穩(wěn)定。[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，包括對(duì)碳化硼粉末鍍前處理和化學(xué)鍍處理，其中，在化學(xué)鍍處理中，采用的化學(xué)鍍液為前述碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液。
[0013]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述鍍前處理包括除油處理、堿洗處理、敏化處理和活化處理。
[0014]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述除油處理為，將碳化硼粉末置于丙酮液體中超聲攪拌30-40min，取出后于150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
[0015]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述堿洗處理為，將除油處理后的碳化硼粉末置于70-90°C熱堿性溶液中超聲攪拌清洗30-40min，取出后于150 0C以下的干燥，至恒重備用。
[0016]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述敏化處理為，將堿洗處理后的碳化硼粉末置于氯化亞錫和鹽酸的混合溶液中攪拌30min，取出后于150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
[0017]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述活化處理為，將敏化處理后的碳化硼粉末置于氯化鈀和鹽酸的混合溶液中攪拌，取出后于150°C以下的溫度
干燥，至恒重備用。
[0018]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，化學(xué)鍍處理時(shí)，化學(xué)鍍液的溫度為70-80°C。
`[0019]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，在化學(xué)鍍處理后，對(duì)碳化硼粉末進(jìn)行抗氧化處理。
[0020]作為本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法的一種改進(jìn)，所述抗氧化處理為將碳化硼粉末真空干燥后浸入油酸形成保護(hù)膜。
[0021]通過(guò)采用本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，可以在碳化硼粉末表面形成一層納米級(jí)均勻致密的銅鍍層，可以有效降低碳化硼粉末與金屬基材的潤(rùn)濕角和界面反應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法及其化學(xué)鍍液進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，附圖中:
[0023]圖1-1至圖1-4是本發(fā)明實(shí)施例1至4的表面鍍銅的碳化硼粉末的SEM圖。
[0024]圖2是碳化硼原粉和本發(fā)明實(shí)施例1的表面鍍銅的碳化硼粉末的X射線衍射圖。
[0025]圖3是采用熱重分析儀對(duì)碳化硼原粉、本發(fā)明實(shí)施例1表面鍍銅的碳化硼粉末、本發(fā)明實(shí)施例5經(jīng)過(guò)抗氧化處理的表面鍍銅的碳化硼粉末在空氣條件下從室溫到900°C的熱重測(cè)試圖。
[0026]實(shí)施例
[0027]為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書中描述的實(shí)施例僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。
[0028]實(shí)施例1[0029]鍍前處理
[0030]除油:將50g碳化硼粉末置于丙酮液體中超聲并攪拌30min后取出，在80°C下干
燥，至恒重備用。
[0031]堿洗:將除油后的碳化硼粉末置于80°C的lmol/L氫氧化鈉熱堿性溶液中超聲并攪拌清洗30min，取出后在80°C干燥，至恒重備用。
[0032]敏化:將堿洗后的碳化硼粉末置于20g/L氯化亞錫和60ml/L鹽酸的混合溶液中攪拌30min進(jìn)行敏化處理，取出后于80°C干燥，至恒重備用。
[0033]活化:將敏化后的碳化硼粉末置于0.05g/L氯化鈀和8ml/L鹽酸的混合溶液中攪拌IOmin進(jìn)行敏化處理，取出后于80°C干燥，至恒重備用。
[0034]化學(xué)鍍處理
[0035]化學(xué)鍍時(shí)，化學(xué)鍍液的基本成份為:以濃度計(jì)，硫酸銅19.2g/L、乙二胺四乙酸二鈉25g/L、酒石酸鉀鈉14g/L、水合肼16ml/L，時(shí)間為60min，PH值為12，保溫溫度為80°C。
[0036]鍍后處理
[0037]對(duì)化學(xué)鍍后的碳化硼進(jìn)行清洗，清洗完后，置于真空干燥箱中在80°C真空干燥，表面水分烘干后，取出觀察鍍層形貌，進(jìn)行性能測(cè)試。
[0038]實(shí)施例2
[0039]實(shí)施例2與實(shí)施例1`中的鍍前處理和鍍后處理相同，不同之處在于:化學(xué)鍍液含有15g/L硫酸銅、20g/L乙二胺四乙酸二鈉、10g/L酒石酸鉀鈉和20ml/L水合肼，化學(xué)鍍液的PH值為12-13，且實(shí)施例2的化學(xué)鍍處理時(shí)，采用的PH值為12，保溫溫度為70V ;除油處理、堿洗處理、敏化處理和活化處理中，干燥的溫度均為150°C。
[0040]實(shí)施例3
[0041]實(shí)施例2與實(shí)施例1中的鍍前處理和鍍后處理相同，不同之處在于:化學(xué)鍍液含有20g/L硫酸銅、30g/L乙二胺四乙酸二鈉、14g/L酒石酸鉀鈉和18ml/L水合肼，化學(xué)鍍液的PH值為12-13，實(shí)施例2的化學(xué)鍍處理時(shí)，采用的PH值為13，保溫溫度為80°C ;除油處理、堿洗處理、敏化處理和活化處理中，干燥的溫度均為120°C。
[0042]實(shí)施例4
[0043]實(shí)施例2與實(shí)施例1中的鍍前處理和鍍后處理相同，不同之處在于:實(shí)施例2的化學(xué)鍍處理時(shí)，采用的PH值為13，保溫溫度為70°C ;除油處理、堿洗處理、敏化處理和活化處理中，干燥的溫度均為100°C。
[0044]實(shí)施例5
[0045]實(shí)施例5的鍍前處理、化學(xué)鍍處理和鍍后處理與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:在化學(xué)鍍處理之后，還進(jìn)一步對(duì)化學(xué)鍍后的碳化硼粉末進(jìn)行抗氧化處理，具體為:真空干燥80度后浸入油酸形成保護(hù)膜來(lái)抗氧化。
[0046]性能測(cè)試
[0047]鍍層形貌測(cè)試:采用掃描電子顯微鏡對(duì)化學(xué)鍍后的實(shí)施例1至4的樣品進(jìn)行形貌表征，SEM圖如圖1-1至圖1-4所示。從圖中可以看出:本發(fā)明實(shí)施例1至4獲得的表面鍍銅的碳化硼粉末，鍍層為均勻致密的納米級(jí)鍍層，很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳化硼粉末的包覆。
[0048]鍍層成分測(cè)試:采用日本產(chǎn)Shimadzu Diffractometer對(duì)碳化硼原粉和本發(fā)明實(shí)施例I所得的表面鍍銅的碳化硼粉末進(jìn)行X射線實(shí)驗(yàn)，X射線衍射儀對(duì)化學(xué)鍍后的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，碳化硼原粉只含有碳化硼峰，而經(jīng)化學(xué)鍍銅工藝后會(huì)出現(xiàn)新的銅峰，表明在碳化硼粉末表面包覆了單質(zhì)銅。
[0049]鍍層抗氧化性能測(cè)試:采用日本島津TGA51熱重分析儀對(duì)化學(xué)鍍后的樣品在空氣條件下從室溫到900°C進(jìn)行熱重測(cè)試，觀察鍍層的抗氧化性能，其結(jié)果如圖3所示，其中，樣品I為碳化硼原粉，樣品2為實(shí)例I中鍍銅碳化硼粉末，樣品3為經(jīng)過(guò)抗氧化處理之后的鍍銅碳化硼粉末。從圖3中可以看出:對(duì)于碳化硼原粉，600度才開始增重；對(duì)于未經(jīng)過(guò)抗氧化處理的鍍銅碳化硼粉末，200度開始增重；對(duì)于經(jīng)過(guò)抗氧化處理的鍍銅碳化硼粉末，320度開始增重。以上結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)抗氧化處理，可以有效地保護(hù)包覆于B4C粉末上的銅。
[0050]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但`這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液，其特征在于:所述碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液以水合肼作為還原劑，以酒石酸鉀鈉和乙二胺四乙酸二鈉作為絡(luò)合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液，其特征在于:以濃度計(jì)，化學(xué)鍍液含有15-20g/L硫酸銅、20-30g/L乙二胺四乙酸二鈉、10_15g/L酒石酸鉀鈉和15-20ml/L水合肼，化學(xué)鍍液的PH值為12-13。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液，其特征在于:所述碳化硼粉末為平均粒徑20微米的碳化硼粉末，用于化學(xué)鍍處理時(shí)，化學(xué)鍍液的溫度為70-80。。。
4.一種碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，包括對(duì)碳化硼粉末鍍前處理和化學(xué)鍍處理，其特征在于:所述化學(xué)鍍處理中，采用的化學(xué)鍍液為權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅用化學(xué)鍍液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述鍍前處理包括除油處理、堿洗處理、敏化處理和活化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述除油處理為，將碳化硼粉末置于丙酮液體中超聲攪拌30-40min，取出后在150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述堿洗處理為，將除油處理后的碳化硼粉末置于70-90°C熱堿性溶液中超聲攪拌清洗30-40min，取出后于150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述敏化處理為，將堿洗處理后的碳化硼粉末置于氯化亞錫和鹽酸的混合溶液中攪拌30min，取出后于150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述活化處理為，將敏化處理后的碳化硼粉末置于氯化鈀和鹽酸的混合溶液中攪拌，取出后于150°C以下的溫度干燥，至恒重備用。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:化學(xué)鍍處理時(shí)，化學(xué)鍍液的溫度為70-80°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:進(jìn)一步包括，在化學(xué)鍍處理后，對(duì)碳化硼粉末進(jìn)行抗氧化處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的碳化硼粉末表面化學(xué)鍍銅的方法，其特征在于:所述抗氧化處理為將碳化硼粉末真空干燥后 浸入油酸形成保護(hù)膜。
【文檔編號(hào)】C23C18/40GK103805976SQ201310628926
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】羅志遠(yuǎn), 李丘林, 劉彥章, 劉偉, 李學(xué)軍, 王維 申請(qǐng)人:中廣核工程有限公司, 清華大學(xué)深圳研究生院, 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司