[发明专利]一种高耐磨的纳米钻石烯复合电镀工艺

说明书

技术领域

本发明属于电镀加工工艺领域，具体涉及一种高耐磨的纳米钻石烯复合电镀工艺。

背景技术

电镀是一种通过电化学方法在被镀件表面镀覆一层金属沉积层的过程，属于一种表面处理工艺。电镀用于表面处理，通常有两方面的作用：赋予或改善产品的表面状态或使产品表面具有某种特殊的功能。作为一种传统的表面处理工艺，电镀工艺长期用于为被镀件提供一层防护装饰性镀层或一种改变基体材料表面性能的功能性镀层。

随着我国科技的不断发展与进步，电镀目前已经应用于航空航天、太阳能电池、电子信息等高端行业中，例如应用于薄膜型半导体元件、平面显示器、太阳能电池薄膜、大规模集成电路中的电阻、电容、微电子传感器、电脑CPU、电脑主板、内存条、智能手机CPU、智能手机主板、手机内存等，并随之衍生出了新型的电镀种类——复合电镀。随着经济的发展，人们对电镀行业也提出了越来越高的要求，例如电镀层的耐磨性。常规的电镀耐磨层是在基体上镀覆上一层金属镍Ni或金属铬Cr，提高基体材料的耐磨性，但是金属铬Cr为重金属，对人身体有伤害。并且对于耐磨性要求比较高的应用行业，单层的金属镍Ni镀层或单层的金属铬Cr镀层并不能满足其对耐磨性的要求，因此研究开发出一种耐磨性高、导热性高的镀层具有良好的市场应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨的纳米钻石烯复合电镀工艺，利用该工艺所得镀件镀层导热性好、高耐磨。

基于上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高耐磨的纳米钻石烯复合电镀工艺，包括以下步骤：

（1）配制电镀液：将氨基磺酸镍原液、硼酸水溶液、氯化镍水溶液混合、加热搅拌至55-60℃后再加入十二烷基硫酸钠、糖精、1,4-丁炔二醇制得电镀液，电镀液的pH值为3.8-4.2；

（2）添加纳米钻石烯：将纳米钻石烯在电镀液的中超声分散2h后制得复合电镀液，将复合电镀液分批次缓慢加入电镀槽中；

（3）电镀：将清洗干净的待镀工件置于55-60℃的复合电镀液中，待镀工件为阴极，纯镍板为阳极，搅拌电镀液并加持1-3A/dm²的电镀电流；电镀结束得镀件。

电镀时间t由电镀层的厚度δ来决定，t与δ成正比关系，按照电化学理论其数学表达式为：δ=K·D_K·t·η_K，其中δ：电镀层厚度，μm；K：电化学当量，Ni为1.095g/Ah；D_K：阴极电流密度，A/dm²，可由阴极电流和阴极面积计算；t：电镀时间；η_K：阴极电流密度，Ni取0.98，可知t=δ/(K·D_K·η_K)，在实际生产中根据所需镀层的厚度来确定电镀时间。

进一步地，所述复合电镀液中Ni(SO₃NH₂)₂的浓度为400~600g/L，NiCl₂的浓度为12~18g/L、H₃BO₃的浓度为30~40g/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.1~0.2g/L，纳米钻石烯的浓度为3~5g/L；糖精和1,4-丁炔二醇的用量与电流大小相关，糖精的用量为8~12g/KA·h、1,4-丁炔二醇的用量为2~30g/KA·h。

进一步地，所述纳米钻石烯为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为sp³轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp²杂化碳键连接，C含量为99～100%，晶格间距为0.21nm；粒径为R，20≤R≤500nm。

进一步地，对步骤（3）所得镀件进行高温烘干除氢处理。

进一步地，步骤（1）中配制硼酸水溶液时，加热至水中的硼酸完全溶解为止，然后降温至25~60℃后再与氨基磺酸镍原液混合。

进一步地，将待镀工件清洗干净的方法为：依次进行超声波碱洗除油、乙醇水溶液超声清洗、一次去离子水超声清洗、酸洗除锈活化、再次去离子水超声清洗。

进一步地，所述超声波碱洗除油的过程为：将待镀工件旋转浸入底部安装有超声波发生器的碱洗池中20~30min，超声波频率为28~40KHz，旋转转速为20~30rpm，碱洗池中无泡型金属清洗剂的浓度为3%~5%，碱洗液温度为50~60℃。所述无泡型金属清洗剂可以采用大连兴化洗涤剂有限公司、浙江海盐海威化工有限责任公司等厂家生产的产品。