復合無電鍍鎳制造技術

描述了在基底上制備復合無電鎳層的方法。該方法包括使該基底與復合無電鎳鍍浴接觸并在該無電鎳鍍浴中產生靜電場的步驟。電場是通過如下方式產生的：將陽極放置在該無電鎳鍍浴中并將該陽極連接到DC整流器的正端子，并將基底連接到DC整流器的負端子，并且優選地將電容器插入到電路中防止電流通過。由靜電場產生的吸引力增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基底的吸引力，并將帶正電荷的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基底。

Electroless nickel plating

Method for preparing composite electroless nickel layer on substrate. The method comprises the steps of contacting the substrate with a composite electroless nickel plating bath and generating an electrostatic field in the electroless nickel plating bath. The electric field is generated in the following way: the anode is placed in the electroless nickel plating bath and the anode is connected to the positive terminal of DC rectifier, and the substrate is connected to the negative terminal of DC rectifier, and preferably the capacitor will be inserted into the circuit to prevent the current through the. The attractive force generated by the electrostatic field increases the attractive force of the positively charged PTFE particles to the negatively charged substrate and drives the positively charged PTFE particles to the negatively charged substrate.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般概括而言涉及復合無電鎳鍍液及使用它的方法。
技術介紹
無電鍍是指鍍在基底上的含水金屬離子的自催化或化學還原。在無電鍍中，使用化學還原劑，從而避免需要采用電解鍍敷操作中所需的電流。通過無電鍍制備的沉積物具有獨特的冶金特性。例如，涂層可以表現出良好的均勻性，優異的耐腐蝕性、耐磨耗性和耐沖蝕性，非磁性和磁性，可焊性，高硬度，優異的粘附性和低摩擦系數。沉積物可以在寬范圍的基底上制造，包括金屬表面如鋼、黃銅、鋁、鋁合金、銅、鈦、鈦合金、鐵、鎂、鎂合金、鎳、鎳合金、青銅或不銹鋼，以及非金屬表面如塑料，包括聚丙烯酸酯、聚酰亞胺、尼龍、聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯等。另外，由于無電鍍沉積物是自催化的，因此可以均勻地鍍敷具有復雜形狀的基底。無電鍍浴組合物通常包含水溶液，其含有待沉積的金屬離子、催化劑、一種或多種還原劑、一種或多種絡合劑、浴穩定劑和其他鍍敷添加劑，所有這些都經定制以適合于特定的金屬離子濃度、溫度和pH范圍。最常見的無電鍍體系之一涉及將鎳或鎳合金無電沉積到基底上。這種類型的鍍浴通常包含鎳離子源和還原劑。鍍浴還可以包括一種或多種絡合劑、緩沖劑、需要時使用的光亮劑和各種穩定劑以調節金屬沉積的速度并避免溶液的分解。在復合無電鍍中，有意地將不溶性或微溶性顆粒物引入到無電鍍浴組合物中，用于隨后共沉積到基底上。這種微米或亞微米顆粒在無電金屬沉積物中的均勻分散可以增強(超過基底和常規無電沉積物的)沉積物的耐磨耗性、耐沖蝕性和/或潤滑性。已經成功地共沉積了含有氟聚合物、天然和合成金剛石、陶瓷、碳化鉻、碳化硅和氧化鋁等的復合材料。使用復合鍍敷，特別是金屬化鍍敷，更特別地，使用含氟聚合物顆粒例如聚四氟乙烯(PTFE)的無電鎳的涂層產品已經在世界各地在許多工業中廣泛商業化使用，例如高速部件、汽車應用、模具、電子連接器、紡織品制造部件、材料處理裝置、加工部件和調整部件、炊具和其他食品處理設備等。通過向通常含有金屬如無電鎳的鍍浴中加入適量的含有PTFE顆粒的分散體來完成使用PTFE的復合鍍覆。配制PTFE分散體以破碎任何附聚物并用某些化學物質包封PTFE顆粒，其允許PTFE分散并在鍍浴中適當地起作用。其他復合顆粒可以以類似的方式分散到鍍浴中。涂層的鎳-磷部分是通過在基底表面開始的化學反應產生的。鍍敷反應由底物的催化性質引發，并且由于沉積物本身的催化性質而繼續。鎳磷沉積速率隨著以下條件而增加：1)浴溫升高；2)浴的pH增加；和3)次磷酸鈉的濃度增加。能夠產生無電鎳和諸如PTFE的顆粒的復合涂層的鍍敷體系已經存在了很多年。通常，沉積物中PTFE的量為約2重量％至約8重量％。然而，對于某些應用，期望增加鍍敷沉積物中氟聚合物例如PTFE的量。Koppe的美國專利申請第2013/0202910號公開描述了一種用于著色表面的鎳-金屬層的沉積方法，其主題通過引用整體并入本文，其中使用鎳浴用于鎳層的無電沉積，另外含有用于其他金屬的化合物，并且其中通過同時從鎳浴中沉積鎳和從浴中沉積其他金屬化合物來沉積鎳-金屬層。Abys等人的WO2009/076430描述了包含納米顆粒的金屬基復合涂層的電解沉積以在基底表面上賦予耐腐蝕性，其主題通過引用整體并入本文。復合涂層包含沉積金屬和約1重量％至約5重量％的納米顆粒。然而，Abys的方法是電解方法而不是無電自動催化方法，因此不適合于鍍覆具有復雜形狀和構造的基底。本領域仍然需要沉積無電金屬與顆粒的復合涂層的改進方法，其允許高重量百分比的顆粒例如PTFE與無電金屬共沉積。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種復合無電鍍敷的方法。本專利技術的另一個目的是提供一種復合無電鍍敷的方法，其中較高重量百分比的顆粒物質可以包括在鍍敷沉積物中。在鎳和氟聚合物顆粒如PTFE的復合鍍敷期間，通常在被鍍基底的表面上同時發生三種作用：1)鎳-磷沉積；2)PTFE顆粒共沉積；和3)氫析出。為了獲得所需的復合涂層，必須平衡前兩個作用。此外，氫必須被迅速驅除。在鍍敷期間，由于帶正電荷的顆粒和帶負電荷的金屬基底之間的靜電引力而發生PTFE的共沉積。PTFE共沉積的速率隨著以下條件而增加：1)浴溫升高；2)浴的pH增加；和3)PTFE顆粒濃度增加。因此，容易看出，增加鎳-磷沉積(即，浴溫和pH的增加)的因素用于減少PTFE的共沉積。相反，增加PTFE共沉積速率的因素傾向于降低鎳磷沉積速率。操作因素的平衡控制對于產生具有期望的鎳-磷沉積和PTFE(或其他顆粒物質)共沉積的涂層是必要的。為此，在一個實施方案中，本專利技術概括而言涉及在基底上制造復合無電鎳層的方法，該方法包括以下步驟：a)使該基底與無電鎳鍍浴接觸，該無電鎳鍍浴包含：i)鎳離子源；ii)還原劑；和iii)PTFE分散體，該PTFE分散體包含：1)PTFE顆粒；2)非離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的共混物；和3)水b)通過以下步驟在該無電鎳鍍浴中產生靜電場：(i)將陽極放置在該無電鎳鍍浴中并將該陽極連接到DC整流器的正端子；和(ii)將該基底連接到該DC整流器的負端子，由此該基底帶負電荷；其中由該靜電場產生的吸引力增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基板的吸引力，并將帶正電荷的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基板。優選地，CD整流器在陽極與陰極之間的電路中具有電容器。具體實施方式本專利技術的專利技術人已經開發了在基底上制造復合無電鎳涂層的方法，其增加共沉積顆粒(包括氟聚合物例如PTFE)的量。在一個實施方案中，本專利技術概括而言涉及在基底上制造復合無電鎳層的方法，該方法包括以下步驟：a)使該基底與無電鎳鍍浴接觸，該無電鎳鍍浴包含：i)鎳離子源；ii)還原劑；和iii)PTFE分散體，該PTFE分散體包含：1)PTFE顆粒；2)非離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的共混物；和3)水b)通過以下步驟在該無電鎳鍍浴中產生靜電場：(i)將陽極放置在該無電鎳鍍浴中并將該陽極連接到DC整流器的正端子；和(ii)將該基底連接到該DC整流器的負端子，由此該基底帶負電荷；其中由該靜電場產生的吸引力增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基板的吸引力，并將帶正電荷的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基板。優選地，CD整流器在陽極與陰極之間的電路中具有電容器，以呈現電流流動。如本文所述，通過將電極(陽極)添加到鍍槽并將其連接到DC整流器的正端子來建立電場。金屬基底連接到整流器的負端子。優選將電容器插入到陽極與陰極之間的電路中以防止電流通過。整流器電壓被設置為足夠高以在兩個電極之間產生電勢差。整流器和惰性陽極產生約0.5至約2伏特，更優選約0.8至1.5伏特，最優選約1伏特的溫和靜電勢。基于此，由靜電場產生的吸引力將帶正電的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基板。所產生的靜電場增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基底的吸引力。結果是沉積物中夾雜的PTFE的量顯著增加。使用本文所述的方法，可以生產含有約12至約16重量％的PTFE的復合無電鎳沉積物，其與現有技術可以實現的最佳值相比還增加了50～100％。如本文所述，基底是金屬基底或優選地鍍有觸擊層或其他金屬層，用于隨后的無電鍍鎳。例如，基底可以從由鋼、黃銅、鋁、鋁合金、銅、鈦、鈦合金、鐵、鎂、鎂合金、鎳、鎳合金、青銅或不銹鋼以及一種或多種前述物質的組合構成的群組中選出。取本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在基底上制造復合無電鎳層的方法，該方法包括以下步驟：a)使該基底與無電鎳鍍浴接觸，該無電鎳鍍浴包含：i)鎳離子源；ii)還原劑；和iii)PTFE分散體，該PTFE分散體包含：1)PTFE顆粒；2)非離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的共混物；和3)水b)通過以下步驟在該無電鎳鍍浴中產生靜電場：(i)將陽極放置在該無電鎳鍍浴中并將該陽極連接到DC整流器的正端子；和(ii)將該基底連接到該DC整流器的負端子，其中由該靜電場產生的吸引力增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基板的吸引力，并將帶正電荷的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基板。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.10 US 14/327,9951.一種在基底上制造復合無電鎳層的方法，該方法包括以下步驟：a)使該基底與無電鎳鍍浴接觸，該無電鎳鍍浴包含：i)鎳離子源；ii)還原劑；和iii)PTFE分散體，該PTFE分散體包含：1)PTFE顆粒；2)非離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的共混物；和3)水b)通過以下步驟在該無電鎳鍍浴中產生靜電場：(i)將陽極放置在該無電鎳鍍浴中并將該陽極連接到DC整流器的正端子；和(ii)將該基底連接到該DC整流器的負端子，其中由該靜電場產生的吸引力增加了帶正電荷的PTFE顆粒對帶負電荷的基板的吸引力，并將帶正電荷的PTFE顆粒驅使到帶負電荷的基板。2.根據權利要求1所述的方法，其中所產生的靜電場具有約0.5至約2.0伏特的強度。3.根據權利要求2所述的方法，其中所產生的靜電場具有約0.8至約1.5伏特的強度。4.根據權利要求1所述的方法，其中將電容器放置在該陽極與該陰極之間的電路中。5.根據權利要求2所述的方法，其中將電容器放置在該陽...

【專利技術屬性】
技術研發人員：B·H·摩爾克斯，N·J·麥克于斯，J·帕夫洛夫斯基，
申請(專利權)人：麥克德米德尖端有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US