用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電鍛鋒液，具體設(shè)及一種用于在碳納米管上電鍛鋒的鍛液。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀合金因具有低密度（1. 8g/cm3左右）、高比強(qiáng)度、高比模量、高尺寸穩(wěn)定性、低熱 膨脹系數(shù)W及良好的散熱和消震性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)、建材、醫(yī)療、化工 和食品加工行業(yè)。然而，儀合金因?qū)?yīng)力集中敏感W及彈性系數(shù)低限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。
[0003] 碳納米管因具有極高強(qiáng)度、初性和彈性模量而作為一種增強(qiáng)相，廣泛應(yīng)用于復(fù)合 材料中。但是，碳納米管作為一種惰性材料，與基體金屬的潤濕性較差。為了改善其不足， 需要對碳納米管進(jìn)行表面修飾，如碳納米管表面氧化W及金屬化，雖然碳納米管表面氧化 能提高其潤濕性，然而碳納米管優(yōu)異的性能將會受到一定的破壞。因而作為一種增強(qiáng)金屬 基或合金基材料，碳納米管表面金屬化將具有獨(dú)特的優(yōu)勢。目前，應(yīng)用較為廣泛的是對碳納 米管進(jìn)行電鍛/化學(xué)鍛儀和電鍛/化學(xué)鍛銅。然而，鋒作為一種廉價的金屬，其價格僅為銅 的1/3和儀的1/5,通過在碳納米管進(jìn)行電鍛/化學(xué)鍛鋒將大大降低制備成本。同時，鋒作 為一種合金元素，可與儀、侶、銅、儒、鉛、鐵等金屬形成合金。因此在碳納米管上電鍛鋒不僅 可W提高碳納米管與儀/儀合金的潤濕性，而且鋒的存在可使儀/儀合金發(fā)生沉淀硬化，改 善室溫強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于在碳納米管上電鍛鋒的鍛液。本發(fā)明所 述鍛液組成簡單，使用該鍛液對碳納米管進(jìn)行電鍛傘，可W獲得在碳納米管上均勻包覆納 米鋒顆粒的復(fù)合材料。
[0005] 本發(fā)明所述的用于在碳納米管上電鍛鋒的鍛液，該鍛液為氯化鋒、表面活性劑和 導(dǎo)電鹽的水溶液，具體組成為：
[0006] 氯化鋒50~200g/L、表面活性劑0. 1~0. 5g/L、導(dǎo)電鹽30~lOOg/L、余量為水。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述鍛液的組成為：
[0008] 氯化鋒50~150g/L、表面活性劑0. 1~0. 4g/l、導(dǎo)電鹽30~70g/l、余量為水。
[0009] 更優(yōu)選地，本發(fā)明所述鍛液的組成為：
[0010] 氯化鋒50~120g/L、表面活性劑0. 1~0. 3g/l、導(dǎo)電鹽30~50g/l、余量為水。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述的表面活性劑為選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性 劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑中的一種；或者是選自陰離子表面活性劑、兩 性離子表面活性劑和非離子表面活性劑中任意兩種W上的組合；或者是陽離子表面活性劑 與選自兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑中的一種或兩種的組合。其中：
[0012] 所述的陰離子表面活性劑可W是現(xiàn)有常規(guī)選擇，具體可W是選自十二烷基苯橫酸 鋼、十二烷基硫酸鋼、十二烷基橫酸鋼、十二烷基憐酸醋、聚丙締酸、0P-10、曲拉通X-100和 聚乙締醇中的一種或兩種W上的組合。當(dāng)陰離子表面活性劑的選擇為其中任意兩種W上的 組合時，它們之間的配比可w為任意配比。
[0013] 所述的陽離子表面活性劑可W是現(xiàn)有常規(guī)選擇，具體可W是選自十六烷基Ξ甲基 漠化錠、十六烷基Ξ甲基氯化錠和全氣烷基錠鹽中的一種或兩種W上的組合。當(dāng)陽離子表 面活性劑的選擇為其中任意兩種W上的組合時，它們之間的配比可W為任意配比。
[0014] 所述的兩性離子表面活性劑可W是現(xiàn)有常規(guī)選擇，具體可W是甜菜堿或十二烷基 氨基丙酸，也可W是甜菜堿和十二烷基氨基丙酸經(jīng)任意比例組成的混合物。
[0015] 所述的非離子表面活性劑可W是現(xiàn)有常規(guī)選擇，具體可W是為選自吐溫20、吐溫 40、吐溫60、吐溫80、0P-10、曲拉通X-100、司班20、司班40、司班60和司班80中的一種或 兩種W上的組合。當(dāng)非離子表面活性劑的選擇為其中任意兩種W上的組合時，它們之間的 配比可W為任意配比。
[0016] 本發(fā)明所述技術(shù)方案中，碳納米管可W是在不同基材上生長的碳納米管，如在侶 基、鐵基、銅基、不誘鋼基等基材上生長的碳納米管，也可W是在碳紙或碳布上生長的碳納 米管。
[0017] 本發(fā)明所述鍛液的配制方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，具體地，按配比稱取相應(yīng)量的各組 分，加少量水溶解，再用水定容至1L即可。
[0018] 采用本發(fā)明所述鍛液對碳納米管進(jìn)行電鍛鋒時，電鍛工藝與現(xiàn)有常規(guī)工藝相同， 具體地，在鍛鋒前對侶基碳納米管先進(jìn)行常規(guī)預(yù)處理，包括去膠和/或鍛前潤濕處理等。電 鍛時，W鋒板和/或鋒棒為陽極材料，電流密度為0. 2~1. 5A/dm2,電鍛的溫度通常為5~ 60°C，電鍛時間為0. 5~5min。
[0019] 采用本發(fā)明鍛液對碳納米管進(jìn)行電鍛后所得的材料可W作為包括儀基、侶基、銅 基、儒基、鉛基、鐵基等復(fù)合材料的增強(qiáng)相。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于：
[0021] 1、提供了一種在碳納米管上電鍛鋒的鍛液，該鍛液僅由氯化鋒、表面活性劑和導(dǎo) 電鹽組成，配方簡單。
[0022] 2、采用本發(fā)明所述特定組成和配比的電鍛液可W使納米鋒顆粒非常均勻地包覆 在碳納米管表面，且包覆在碳納米管表面的納米鋒顆粒粒度在28~35nm;所得材料可W作 為作為包括儀基、侶基、銅基、儒基、鉛基、鐵基等復(fù)合材料的增強(qiáng)相，最終提高復(fù)合材料的 力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明中進(jìn)行電鍛前的侶基碳納米管（即作為電鍛工件的侶基碳納米管） 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為按本發(fā)明實施例1所述工藝電鍛后所得的侶基碳納米管復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[00巧]圖3為按本發(fā)明中進(jìn)行電鍛前的侶基碳納米管（即作為電鍛工件的侶基碳納米 管）上的碳納米管的沈Μ圖；
[00%] 圖4為按本發(fā)明實施例1所述工藝電鍛后所得的復(fù)合材料中表面包覆有鋒顆粒的 碳納米管的沈Μ圖。
[0027]圖中標(biāo)號為：
[002引 1侶錐；2碳納米管；3鋒顆粒。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，W更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，但 本發(fā)明并不限于W下實施例。 陽〇3〇] 實施例1
[0031] 1)將侶基碳納米管（其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中1為侶錐，2為碳納米管；所述碳納 米管的電鏡掃描圖如圖3示）浸泡于酒精30min，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫酸鋼 (0.4g/L)的溶液中潤濕lOmin，而后再將侶基碳納米管在室溫下進(jìn)行水洗；
[0032] 2)將處理后的侶基碳納米管進(jìn)行電鍛鋒，鍛液的組成及電鍛工藝如下：
[0033]
[0034] 電鍛后所得的表面包覆有納米鋒顆粒3的侶基碳納米管復(fù)合材料如圖2所示，其 中其中1為侶錐，3為鋒顆粒；所得材料中表面包括有納米鋒顆粒3的碳納米管的電鏡掃描 圖如圖4示，由圖4可W看出碳納米管上均勻包覆了一層納米鋒顆粒3,納米鋒顆粒的晶粒 尺寸約為28~35nm。 陽0對實施例2
[0036] 1)將侶基碳納米管浸泡于丙酬中l(wèi)Omin去膠，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫 酸鋼（〇.4g/L)的溶液中潤濕lOmin，而后再將侶基碳納米管在室溫下進(jìn)行水洗；
[0037] 2)將處理后的侶基碳納米管進(jìn)行電鍛鋒，鍛液的組成及電鍛工藝如下：
[0038]
[0039] 實施例3
[0040] 1)將侶基碳納米管浸泡于丙酬中l(wèi)Omin去膠，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫 酸鋼（〇.4g/L)的溶液中潤濕lOmin，而后再將侶基碳納米管在室溫下進(jìn)行水洗；
[0041] 2)將處理后的侶基碳納米管進(jìn)行電鍛鋒，鍛液的組成及電鍛工藝如下：
[0042]
[0043]
[0044] 實施例4
[0045] 1)將侶基碳納米管浸泡于丙酬中l(wèi)Omin去膠，而后水洗后，浸泡于含十二烷基硫 酸鋼（〇.4g/L)的溶液中潤濕lOmin，而后再將侶基碳納米管在室溫下進(jìn)行水洗；
[0046] 2)將處理后的侶基碳納米管進(jìn)行電鍛鋒，鍛液的組成及電鍛工藝如下：
[0047]
【主權(quán)項】
1. 用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：該鍍液為氯化鋅、表面活性劑和導(dǎo) 電鹽的水溶液，具體組成為： 氯化鋅50~200g/L、表面活性劑0. 1~0. 5g/L、導(dǎo)電鹽30~100g/L、余量為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述鍍液的 組成為： 氯化鋅50~150g/L、表面活性劑0. 1~0. 4g/L、導(dǎo)電鹽30~70g/L、余量為水。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述鍍 液的組成為： 氯化鋅50~120g/L、表面活性劑0· 1~0· 3g/L、導(dǎo)電鹽30~50g/L、余量為水。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述的 表面活性劑為選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子 表面活性劑中的一種；或者是選自陰離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面 活性劑中任意兩種以上的組合；或者是陽離子表面活性劑與選自兩性離子表面活性劑和非 離子表面活性劑中的一種或兩種的組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述的陰離 子表面活性劑為選自十^烷基苯橫酸納、十^烷基硫酸納、十^烷基橫酸納、十^烷基憐酸 酯、聚丙烯酸、0P-10、曲拉通X-100和聚乙烯醇中的一種或兩種以上的組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述的陽離 子表面活性劑為選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨和全氟烷基銨鹽中的 一種或兩種以上的組合。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述的兩性 離子表面活性劑為甜菜堿和/或十二烷基氨基丙酸。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，其特征在于：所述的非離 子表面活性劑為選自吐溫20、吐溫40、吐溫60、吐溫80、0P-10、曲拉通X-100、司班20、司班 40、司班60和司班80中的一種或兩種以上的組合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于在碳納米管上電鍍鋅的鍍液，該鍍液為氯化鋅、表面活性劑和導(dǎo)電鹽的水溶液，具體組成為：氯化鋅50～200g/L、表面活性劑0.1～0.5g/L、導(dǎo)電鹽30～100g/L、余量為水。本發(fā)明所述鍍液配方簡單，采用本發(fā)明所述特定組成和配比的電鍍液可以使納米鋅顆粒非常均勻地包覆在碳納米管表面，且包覆在碳納米管表面的納米鋅顆粒粒度在28～35nm；所得材料可以作為包括鎂基、鋁基、銅基、鎘基、鉛基、鈦基等復(fù)合材料的增強(qiáng)相，最終提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【IPC分類】C25D7/04, C25D3/22
【公開號】CN105332014
【申請?zhí)枴緾N201510825098
【發(fā)明人】黃有國, 范海林, 李慶余, 王紅強(qiáng), 陳肇開, 孫銘雪, 顧慈兵, 劉世成, 陳玉華
【申請人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月24日