專利名稱：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，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，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。對于非金屬材料，其表面沒有催化劑，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)。而在專利號:ZL200810064935.0，專利名稱:一種木材表面化學(xué)鍍鎳的方法的專利中公開了一種制備鍍層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
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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)鍍在同一溶液中完成，工藝簡單，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是實施例一至實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是實施例一、實施例三和實施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材Tafel曲線圖； 圖8是實施例一至實施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材XRD圖；圖9是實施例一、實施例三和實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。
具體實施例方式具體實施方式
一:本實施方式木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實現(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。本實施方式通過調(diào)節(jié)還原劑中NaOH溶液的濃度來影響鍍速，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，通過控制化學(xué)鍍?nèi)芤褐蠧uSO4的濃度以使鍍層均勻，因為過多的Cu沉積會抑制鎳核的催化，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，通過其與鍍液中的鎳和銅離子絡(luò)合來控制自由離子的濃度，促使兩金屬的電極電位向負(fù)移動并趨于相近，實現(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具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
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)與具體實施方式
一相同。

具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
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)與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是通過氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8.5 10。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是通過氨水調(diào)節(jié)體系的pH至9.5。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
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)與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
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)與具體實施方式
一至六之一相同。實施例一:本實施例木材表面鍍鎳銅磷三元合金的方法按下列步驟實現(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。將本實施例得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材利用直拉法測定鍍層與樺木單板之間的結(jié)合強(qiáng)度，測得鍍層與木材之間的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)4.387MPa。本實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，電磁屏蔽效能平均高于60dB。實施例二:本實施例與實施例一不同的是通過氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8.5，得到化學(xué)鍍?nèi)芤骸Ｆ渌襟E及參數(shù)與實施例一相同。實施例三:本實施例與實施例一不同的是通過氨水調(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)與實施例一相同。實施例四:本實施例與實施例一不同的是通過氨水調(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)與實施例一相同。實施例一至實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，通過圖6可知當(dāng)氨水調(diào)節(jié)體系的pH=8.5時，表面電阻率R=981.6m Q /cm2; pH=9.0 時,表面電阻率 R=639.8m Q /cm2; pH=9.5 時,表面電阻率 R=408.1m Q /cm2; pH=10.0 時，表面電阻率 R=377.4m Q /cm2。實施例一、實施例三和實施例四得到的表面鍍鎳銅磷三元合金的木材Tafel曲線如圖7所示，測試結(jié)果見表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?、硫酸銅、次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉、乙酸銨和氨水組成，通過氨水調(diào)節(jié)體系的pH至8～11，得到化學(xué)鍍?nèi)芤?；三、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C23C18/50GK103233212SQ20131018444
公開日2013年8月7日 申請日期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 申請人:東北林業(yè)大學(xué)