一种粉体材料的搅拌式电镀方法

本发明属于粉体材料表面金属化领域，具体涉及一种粉体材料的搅拌式电镀方法，利用搅拌式电镀方法获得粉体表面的单层或多层金属包覆。

背景技术：

1、国家工业的发展和科学技术的进步为材料的革新与研发提出了新的要求和标准，因此新材料的研发是材料领域研究的热门。其中，导电涂料、导热材料、电磁屏蔽材料、吸波材料、多孔材料、梯度材料等功能性材料的制备，几乎都是采用粉体材料为基础原料，由此可知粉体材料的结构与性质直接影响着这些材料的功能与实际应用价值。

2、在粉体材料中，导电粉体材料和表面导电材料修饰的粉体材料应用极为广泛。但是，传统导电粉体材料，如金属粉体，导电碳材料粉体等，单独或者机械混合使用很难满足快速迭代的技术要求。特别的，越先进的电子设备和通讯仪器越需要更为优秀的导电、导热、抗电磁干扰等性能，这也为导电粉体的研究提供了强劲的动力。因此，对这类粉体材料进行改性意义重大，其中采用金属表面包覆，能够综合内外层材料各自的特点以得到更加优异的性能，是一种非常有效的手段。通过表面金属包覆可以有效地防止核心材料的氧化，提高材料的电导率，增强材料的机械性能、改善材料的表面以及光泽等性质，使其具有更加广泛的应用场景和更长的服役时长。

3、许多应用场景急需粉体表面金属化的解决方案，如单一的金属镍粉和金属铜粉在机械混合时容易产生团聚，并且在后续冶金烧结过程中容易产生贫镍区和富镍区，影响加工零件的使用性能，而在铜表面包覆镍可以很好地解决这一缺陷；碳纤维因其与金属材料相比较高的电阻率，表现出相对较差的电磁屏蔽效能，而表面金属化能够有效改善这一短板；作为重要的碳基材料之一，炭黑的表面改性同样收到了广泛关注，经过表面金属修饰以获取高电导率的炭黑金属复合材料，能够在电磁屏蔽、导电涂料以及电气电子材料等领域得到广泛应用。

4、目前对粉体材料的金属表面包覆主要使用化学镀、高能球磨法、化学置换镀等方法，但是电镀方法目前仅适用于块体或连续材料，关于在导电粉体表面电镀包覆金属镀层方面鲜有报道。由于电镀具有工艺简单、环境污染小、成本低、功能性全面等特点，能够满足导电粉体表面金属包覆的条件，因此本发明提出了一种粉体搅拌式电镀方法，以期望通过这种方法获得表面金属包覆性良好的导电粉体材料。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种粉体材料的搅拌式电镀方法，针对功能粉体材料进行电镀改性，以解决传统粉体材料存在的缺陷。

2、本发明适用于所有导电粉体材料表面的金属单层或多层电镀，通过搅拌式电镀法在短切碳纤维、导电炭黑、紫铜纤维粉、带状铁纤维粉、铁粉等任何导电粉体材料的表面均可进行铜、镍、锌、锡、铬等多种金属的包覆，以改变这些粉体材料存在的性能不足。

3、本发明粉体材料的搅拌式电镀方法，通过搅拌式电镀槽在导电粉体材料的表面电化学沉积单层或多层金属，包括如下步骤：

4、步骤1：对导电粉体材料进行表面处理；

5、步骤2：将步骤1获得的表面处理后的粉体材料置于电镀槽阴极室中，加入适量电镀液，超声分散，使其能够充分浸润并吸附金属离子；

6、步骤3：以搅拌机构作为阴极连接电源负极，电镀的对应金属板或石墨板为阳极连接电源正极，调节电镀体系中搅拌桨的转速、电镀电压、电镀电流、电镀温度、时间等电镀参数，对粉体材料进行电镀；

7、步骤4：将步骤3得到的粉体置于水或乙醇中，进行多次清洗，烘干，最终得到表面金属包覆的粉体材料。

8、步骤1中，所述导电粉体包括短切碳纤维、导电炭黑、紫铜纤维粉、带状铁纤维、铁粉等任何零维、一维、二维、异形、团簇等简单或复杂结构的导电粉体材料。

9、步骤1中，针对不同的粉体材料以及所镀金属的种类需要采用不同的表面处理方法，比如导电金属粉表面去氧化、碳纤维粉等酸碱刻蚀、导电炭黑粉表面功能化等，以实现高效快速的电镀。

10、步骤1中，所述电镀液选自电镀铜液、电镀镍液、电镀锌液、电镀铬液等对应金属的电镀液。

11、步骤2中，超声分散的时间为10-20min，超声功率为50-100w。

12、步骤3中，电镀液的体积需要根据粉体材料的密度以及粒径大小进行适当调节。电镀多层金属时，可以根据表面性质选择性的重复步骤1-3。

13、步骤3中，电镀参数需要根据粉体材料的种类、电镀液的种类、电镀液的体积以及电镀层数进行相应的调节，其中搅拌桨的转速为100-350rpm，电镀电压为2-33v，电镀电流为0.2-1.2a，电镀温度为室温至50℃，电镀时间为2-120min。

14、步骤3中，电镀时还可同时通过气体粉碎操作进行团聚粉体材料的粉碎，同时，气体粉碎装置还作用于粉体材料以避免粉体材料沉底。

15、步骤4中，根据所镀金属的种类选择合适的烘干方式，比如真空烘干或鼓风干燥，烘干温度为60℃。

16、本发明通过旋转搅拌机构作为阴极，以其在镀液中与粉体短暂接触的方式进行电镀，并可以通过转数、时间、浓度等方式控制镀层的厚度，解决了粉体较块体更分散且无法连入电镀回路的问题，适用于任何形貌的导电粉体。

17、本发明的有益效果体现在：

18、1、本发明通过搅拌式电镀的方法，可以在短切碳纤维、导电炭黑、紫铜纤维粉、不锈钢纤维粉、铁粉等任何导电粉体材料的表面进行铜、镍、锌、锡、铬等多种金属包覆，改善了这些粉体的导电、抗氧化、机械损耗、表面浸润等性能，扩展了这些功能粉体材料在实际中的应用场景。

19、2、本发明通过调节金属镀层的种类、厚度、层数等要素，可以综合不同金属以及基体材料的优势，实现粉体材料的多功能化，比如在炭黑表面的金属化可以在一定的范围内调节其电导率，有利于其在电磁屏蔽和电气电子等领域的应用；以碳纤维为支撑体，表面双层电镀铜和镍，不仅可以防止铜的氧化，而且能够为粉体材料的磁回收提供支持。

20、3、本发明中电镀工艺简单，原料成本低廉，安全无污染，设备结构常规，具有大规模生产所需的基本条件，同时为导电粉体材料表面金属包覆和粉体材料功能多样化的研究提供了新的途径。

技术特征：

1.一种粉体材料的搅拌式电镀方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种粉体材料的搅拌式电镀方法，首先需要对原始的导电粉体材料进行表面处理；接着利用直流电源对搅拌式电镀槽中粉体材料进行电镀；对电镀完成的导电粉体进行多次清洗，干燥，得到表面金属包覆性良好的导电粉体。本发明利用搅拌式电镀法制备表面金属包覆的导电粉体核壳结构，镀速快，材料表面前处理工艺简单，经济环保，能够进行大规模的运用。而且电镀液可以经过补充金属离子以实现循环多次利用，利用率高。技术研发人员：汪嘉恒,魏浩山,吴玉程,陈志远,蔡成受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1