用于在碳纳米管上电镀锌的镀液

摘要

本发明公开了一种用于在碳纳米管上电镀锌的镀液，该镀液为氯化锌、表面活性剂和导电盐的水溶液，具体组成为：氯化锌50～200g/L、表面活性剂0.1～0.5g/L、导电盐30～100g/L、余量为水。本发明所述镀液配方简单，采用本发明所述特定组成和配比的电镀液可以使纳米锌颗粒非常均匀地包覆在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米锌颗粒粒度在28～35nm；所得材料可以作为作为包括镁基、铝基、铜基、镉基、铅基、钛基等复合材料的增强相，最终提高复合材料的力学性能。

权利要求

1.用于在碳纳米管上电镀锌的镀液，其特征在于：该镀液为氯化锌、表面活性剂和导电盐的水溶液，具体组成为：氯化锌50～120g/L、表面活性剂0.1～0.3g/L、导电盐30～50g/L、余量为水；

所述的表面活性剂为选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种；或者是选自阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中任意两种以上的组合；或者是阳离子表面活性剂与选自两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种的组合；

所述的阴离子表面活性剂为选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和聚丙烯酸中的一种或两种以上的组合；

所述的阳离子表面活性剂为选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和全氟烷基铵盐中的一种或两种以上的组合；

所述的两性离子表面活性剂为甜菜碱和/或十二烷基氨基丙酸；

所述的非离子表面活性剂为选自十二烷基磷酸酯、聚乙烯醇、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、OP-10、曲拉通X-100、司班20、司班40、司班60和司班80中的一种或两种以上的组合。

说明书

用于在碳纳米管上电镀锌的镀液

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电镀锌液，具体涉及一种用于在碳纳米管上电镀锌的镀液。

背景技术

[0002] 镁合金因具有低密度(1.8g/cm3左右)、高比强度、高比模量、高尺寸稳定性、低热膨胀系数以及良好的散热和消震性等优点，而被广泛应用于航空制造业、建材、医疗、化工和食品加工行业。然而，镁合金因对应力集中敏感以及弹性系数低限制了其进一步的应用。

[0003] 碳纳米管因具有极高强度、韧性和弹性模量而作为一种增强相，广泛应用于复合材料中。但是，碳纳米管作为一种惰性材料，与基体金属的润湿性较差。为了改善其不足，需要对碳纳米管进行表面修饰，如碳纳米管表面氧化以及金属化，虽然碳纳米管表面氧化能提高其润湿性，然而碳纳米管优异的性能将会受到一定的破坏。因而作为一种增强金属基或合金基材料，碳纳米管表面金属化将具有独特的优势。目前，应用较为广泛的是对碳纳米管进行电镀/化学镀镍和电镀/化学镀铜。然而，锌作为一种廉价的金属，其价格仅为铜的1/3和镍的1/5，通过在碳纳米管进行电镀/化学镀锌将大大降低制备成本。同时，锌作为一种合金元素，可与镁、铝、铜、镉、铅、钛等金属形成合金。因此在碳纳米管上电镀锌不仅可以提高碳纳米管与镁/镁合金的润湿性，而且锌的存在可使镁/镁合金发生沉淀硬化，改善室温强度。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于在碳纳米管上电镀锌的镀液。本发明所述镀液组成简单，使用该镀液对碳纳米管进行电镀伞，可以获得在碳纳米管上均匀包覆纳米锌颗粒的复合材料。

[0005] 本发明所述的用于在碳纳米管上电镀锌的镀液，该镀液为氯化锌、表面活性剂和导电盐的水溶液，具体组成为：

[0006] 氯化锌50～200g/L、表面活性剂0.1～0.5g/L、导电盐30～100g/L、余量为水。

[0007] 优选地，本发明所述镀液的组成为：

[0008] 氯化锌50～150g/L、表面活性剂0.1～0.4g/L、导电盐30～70g/L、余量为水。

[0009] 更优选地，本发明所述镀液的组成为：

[0010] 氯化锌50～120g/L、表面活性剂0.1～0.3g/L、导电盐30～50g/L、余量为水。

[0011] 上述技术方案中，所述的表面活性剂为选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种；或者是选自阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中任意两种以上的组合；或者是阳离子表面活性剂与选自两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种的组合。其中：

[0012] 所述的阴离子表面活性剂可以是现有常规选择，具体可以是选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基磷酸酯、聚丙烯酸、OP-10、曲拉通X-100和聚乙烯醇中的一种或两种以上的组合。当阴离子表面活性剂的选择为其中任意两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。

[0013] 所述的阳离子表面活性剂可以是现有常规选择，具体可以是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和全氟烷基铵盐中的一种或两种以上的组合。当阳离子表面活性剂的选择为其中任意两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。

[0014] 所述的两性离子表面活性剂可以是现有常规选择，具体可以是甜菜碱或十二烷基氨基丙酸，也可以是甜菜碱和十二烷基氨基丙酸经任意比例组成的混合物。

[0015] 所述的非离子表面活性剂可以是现有常规选择，具体可以是为选自吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、OP-10、曲拉通X-100、司班20、司班40、司班60和司班80中的一种或两种以上的组合。当非离子表面活性剂的选择为其中任意两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。

[0016] 本发明所述技术方案中，碳纳米管可以是在不同基材上生长的碳纳米管，如在铝基、钛基、铜基、不锈钢基等基材上生长的碳纳米管，也可以是在碳纸或碳布上生长的碳纳米管。

[0017] 本发明所述镀液的配制方法与现有技术相同，具体地，按配比称取相应量的各组分，加少量水溶解，再用水定容至1L即可。

[0018] 采用本发明所述镀液对碳纳米管进行电镀锌时，电镀工艺与现有常规工艺相同，具体地，在镀锌前对铝基碳纳米管先进行常规预处理，包括去胶和/或镀前润湿处理等。电镀时，以锌板和/或锌棒为阳极材料，电流密度为0.2～1.5A/dm2，电镀的温度通常为5～60℃，电镀时间为0.5～5min。

[0019] 采用本发明镀液对碳纳米管进行电镀后所得的材料可以作为包括镁基、铝基、铜基、镉基、铅基、钛基等复合材料的增强相。

[0020] 与现有技术相比，本发明的特点在于：

[0021] 1、提供了一种在碳纳米管上电镀锌的镀液，该镀液仅由氯化锌、表面活性剂和导电盐组成，配方简单。

[0022] 2、采用本发明所述特定组成和配比的电镀液可以使纳米锌颗粒非常均匀地包覆在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米锌颗粒粒度在28～35nm；所得材料可以作为作为包括镁基、铝基、铜基、镉基、铅基、钛基等复合材料的增强相，最终提高复合材料的力学性能。

附图说明

[0023] 图1为本发明中进行电镀前的铝基碳纳米管(即作为电镀工件的铝基碳纳米管)的结构示意图；

[0024] 图2为按本发明实施例1所述工艺电镀后所得的铝基碳纳米管复合材料的结构示意图；

[0025] 图3为按本发明中进行电镀前的铝基碳纳米管(即作为电镀工件的铝基碳纳米管)上的碳纳米管的SEM图；

[0026] 图4为按本发明实施例1所述工艺电镀后所得的复合材料中表面包覆有锌颗粒的碳纳米管的SEM图。

[0027] 图中标号为：

[0028] 1铝箔；2碳纳米管；3锌颗粒。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

[0030] 实施例1

[0031] 1)将铝基碳纳米管(其结构如图1所示，其中1为铝箔，2为碳纳米管；所述碳纳米管的电镜扫描图如图3示)浸泡于酒精30min，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫酸钠(0.4g/L)的溶液中润湿10min，而后再将铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

[0032] 2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀锌，镀液的组成及电镀工艺如下：

[0033]

[0034] 电镀后所得的表面包覆有纳米锌颗粒3的铝基碳纳米管复合材料如图2所示，其中其中1为铝箔，3为锌颗粒；所得材料中表面包括有纳米锌颗粒3的碳纳米管的电镜扫描图如图4示，由图4可以看出碳纳米管上均匀包覆了一层纳米锌颗粒3，纳米锌颗粒的晶粒尺寸约为28～35nm。

[0035] 实施例2

[0036] 1)将铝基碳纳米管浸泡于丙酮中10min去胶，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫酸钠(0.4g/L)的溶液中润湿10min，而后再将铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

[0037] 2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀锌，镀液的组成及电镀工艺如下：

[0038]

[0039] 实施例3

[0040] 1)将铝基碳纳米管浸泡于丙酮中10min去胶，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫酸钠(0.4g/L)的溶液中润湿10min，而后再将铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

[0041] 2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀锌，镀液的组成及电镀工艺如下：

[0042]

[0043]

[0044] 实施例4

[0045] 1)将铝基碳纳米管浸泡于丙酮中10min去胶，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫酸钠(0.4g/L)的溶液中润湿10min，而后再将铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

[0046] 2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀锌，镀液的组成及电镀工艺如下：

[0047]