PL228604B1 - Metalized graphene powder - Google Patents

Metalized graphene powder

Info

Publication number
PL228604B1
PL228604B1 PL413634A PL41363415A PL228604B1 PL 228604 B1 PL228604 B1 PL 228604B1 PL 413634 A PL413634 A PL 413634A PL 41363415 A PL41363415 A PL 41363415A PL 228604 B1 PL228604 B1 PL 228604B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
layer
nickel
graphene
graphene flakes
solution
Prior art date
Application number
PL413634A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL413634A1 (en
Inventor
Maria Trzaska
Grzegorz Cieślak
Original Assignee
Instytut Mech Precyzyjnej
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instytut Mech Precyzyjnej filed Critical Instytut Mech Precyzyjnej
Priority to PL413634A priority Critical patent/PL228604B1/en
Publication of PL413634A1 publication Critical patent/PL413634A1/en
Publication of PL228604B1 publication Critical patent/PL228604B1/en

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest metalizowany proszek grafenowy w postaci płatków grafenowych pokrytych warstwą stopu nikiel - fosfor (Ni - P), otrzymywany w procesie metalizacji, w którym warstwę Ni - P nanosi się w wyniku procesu redukcji chemicznej z wieloskładnikowego roztworu metalizującego zawierającego: 25 - 30 g/l siarczanu niklu(II), 16 - 30 g/l podfosforynu sodu, 10 - 35 g/l octanu sodu oraz kwas mlekowy w ilości około 20 - 30 cm3/l do uzyskania pH 4,5, w temperaturze 75 - 90°C. Płatki grafenu przed wprowadzeniem do roztworu metalizującego aktywuje się roztworem aktywującym zawierającym 10 części wagowych (cz. w.) alkoholu etylowego i 1 część wagową roztworu sporządzonego z 1 cz. w. PdCl2, 50 cz. w. H2O, 11,8 cz. w. HCl, 118,5 cz. w. C2H5OH.The subject of the application is a metallised graphene powder in the form of graphene flakes covered with a layer of nickel - phosphorus (Ni - P) alloy, obtained in the metallization process, in which the Ni - P layer is applied as a result of a chemical reduction process from a multi-component metallizing solution containing: 25 - 30 g /l nickel(II) sulphate, 16 - 30 g/l sodium hypophosphite, 10 - 35 g/l sodium acetate and lactic acid in the amount of about 20 - 30 cm3/l to obtain pH 4.5, at a temperature of 75 - 90° c Graphene flakes, before being introduced into the metallizing solution, are activated with an activating solution containing 10 parts by weight (pw) of ethyl alcohol and 1 part by weight of a solution made of 1 part w. PdCl2, 50 pcs. in. H2O, 11.8 p. w. HCl, 118.5 pp. w. C2H5OH.

Description

(12)OPIS PATENTOWY (i9)PL (n)228604 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 413634 (51) Int.CI.(12) PATENT DESCRIPTION ( i 9) PL ( n) 228604 (13) B1 (21) Application number: 413634 (51) Int.CI.

B22F 1/00 (2006.01) C23C 18/36 (2006.01)B22F 1/00 (2006.01) C23C 18/36 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 24.08.2015 (54)Patent Office of the Republic of Poland (22) Date of filing: August 24, 2015 (54)

Metalizowany proszek grafenowyMetalized Graphene Powder

(73) Uprawniony z patentu: (73) The right holder of the patent: (43) Zgłoszenie ogłoszono: (43) Application was announced: INSTYTUT MECHANIKI PRECYZYJNEJ, Warszawa, PL INSTITUTE OF PRECISION MECHANICS, Warsaw, PL 27.02.2017 BUP 05/17 27.02.2017 BUP 05/17 (72) Twórca(y) wynalazku: (72) Inventor (s): MARIA TRZASKA, Warszawa, PL MARIA TRZASKA, Warsaw, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: GRZEGORZ CIEŚLAK, Radom, PL GRZEGORZ CIEŚLAK, Radom, PL 30.04.2018 WUP 04/18 30/04/2018 WUP 04/18 (74) Pełnomocnik: (74) Representative: rzecz, pat. Aleksander Suszek thing, pat. Aleksander Suszek

'st co'st co

CMCM

CMCM

Ω.Ω.

PL 228 604 B1PL 228 604 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest nowy materiał kompozytowy: płatki grafenu pokryte warstwą stopu nikiel-fosfor (Ni-P).The subject of the invention is a new composite material: graphene flakes covered with a layer of nickel-phosphorus (Ni-P) alloy.

STAN TECHNIKISTATE OF THE ART

W stanie techniki występują publikacje opisujące metalizowanie różnego rodzaju proszków i nanoszenie na ich cząstki warstwy nikiel-fosfor.There are publications in the state of the art describing the metallization of various types of powders and the application of a nickel-phosphorus layer to their particles.

W pracy [P. He et al. / Ceramics International 40 (2014) 16653-16664] autorzy osadzają warstwę Ni-P na cząstkach proszku węglika krzemu wykorzystując metodę bezprądowej metalizacji.In the work [P. He et al. / Ceramics International 40 (2014) 16653-16664] the authors deposit the Ni-P layer on silicon carbide powder particles using the electroless metallization method.

W innej z prac [R.Thyagarajan et al. / Powder Technology 274 (2015) 53-61] procesowi metalizacji poddawany jest proszek tytanowy.In another work [R. Thyagarajan et al. / Powder Technology 274 (2015) 53-61] titanium powder is subjected to the metallization process.

Kolejne przykłady nanoszenia bezprądowo warstwy Ni-P na proszkach można znaleźć w pracach: [Y. B. Kim, H. M. Park / Surface & Coatings Technology 195 (2005) 176-181] gdzie bezprądowo metalizowany jest amorficzny proszek Ni-Zr-Ti-Si-Sn oraz w pracy [A. Kilicarslan et al. / Materials Letters 76 (2012) 11 -14], gdzie warstwa Ni-P osadzana jest na cząstkach proszku węglika boru. W pracy [M. Palaniappa et al. / Materials Science and Engineering A 471 (2007) 165-168] warstwa nikiel-fosfor nanoszona jest na proszek grafitowy, proces prowadzony jest na cząstkach grafitu aktywowanych w 380°C, metalizacja przebiega w roztworze o pH 5,5-6,0 zawierającym w swoim składzie: siarczan niklu, cytrynian sodu, siarczan amonu oraz podfosforyn sodu, proces ten realizowany był w temp. 90°C przez 2 godziny.Further examples of electroless application of the Ni-P layer on powders can be found in the works: [Y. B. Kim, H. M. Park / Surface & Coatings Technology 195 (2005) 176-181] where amorphous Ni-Zr-Ti-Si-Sn powder is electrolessly metallized and in [A. Kilicarslan et al. / Materials Letters 76 (2012) 11-14], where the Ni-P layer is deposited on boron carbide powder particles. In the work [M. Palaniappa et al. / Materials Science and Engineering A 471 (2007) 165-168] the nickel-phosphorus layer is applied to the graphite powder, the process is carried out on graphite particles activated at 380 ° C, metallization takes place in a solution with a pH of 5.5-6.0 containing in its composition: nickel sulphate, sodium citrate, ammonium sulphate and sodium hypophosphite, the process was carried out at 90 ° C for 2 hours.

Opis patentowy CN103386483A ujawnia sposób otrzymywania nano-grafenowego materiału kompozytowego o składzie masowym 25-75% grafenu, 23-71% niklu i 2-4% fosforu. Sposób zawiera dwa etapy obróbki grafenu przed otrzymywaniem kompozytu: sensytyzację przy użyciu nasyconego roztworu SnCl2 i aktywację przy użyciu roztworu PbCl2 o stężeniu 1 g/ml. Każdy z tych etapów jest zakończony obróbką ultradźwiękami trwającą 40-60 minut. Do otrzymywania kompozytu stosuje się kąpiel zawierającą chlorek amonu i cytrynian sodu oraz łatwo rozpuszczalny związek niklu (wg przykładu wykonania: siarczan niklu). Do kąpieli dodaje się powoli roztwór podfosforynu sodu, regulując pH do wartości 10 przy użyciu wody amoniakalnej, i prowadzi się reakcję przez 60 minut w temperaturze 40°C.Patent description CN103386483A discloses a method of obtaining a nano-graphene composite material with a mass composition of 25-75% graphene, 23-71% nickel and 2-4% phosphorus. The method comprises two stages of graphene processing prior to composite preparation: sensitization with a saturated SnCl2 solution and activation with a 1 g / ml PbCl2 solution. Each of these steps is completed with an ultrasound treatment lasting 40-60 minutes. For the preparation of the composite, a bath containing ammonium chloride and sodium citrate and easily soluble nickel compound (according to the example: nickel sulphate) are used. Sodium hypophosphite solution is slowly added to the bath, adjusting the pH to 10 with ammonia water, and the reaction is carried out for 60 minutes at 40 ° C.

Niniejszy wynalazek ma na celu wytworzenie produktu, który będzie wykorzystywany do produkcji kompozytów ceramika-grafen oraz polimer-grafen. Warstwa Ni-P na płatkach grafenu zapewni ich dobre połączenie z materiałami ceramicznymi i polimerowymi stanowiącymi osnowę w materiałach kompozytowych.The present invention aims to produce a product that will be used for the production of ceramic-graphene and polymer-graphene composites. The Ni-P layer on the graphene flakes will ensure their good connection with the ceramic and polymer materials constituting the matrix in composite materials.

UJAWNIENIE WYNALAZKUDISCLOSURE OF THE INVENTION

Metalizowany proszek grafenowy wg wynalazku stanowią płatki grafenowe pokryte warstwą stopu nikiel-fosfor (Ni-P), otrzymywane w ten sposób, że warstwę Ni-P nanosi się w wyniku procesu redukcji chemicznej z wieloskładnikowego roztworu metalizującego zawierającego: 25-30 g/l siarczanu niklu(II), 16-30 g/l podfosforynu sodu, 10-35 g/l octanu sodu, oraz kwas mlekowy w ilości około 20-30 cm3/I do uzyskania pH 4,5, w temperaturze 75-90°C.The metallized graphene powder according to the invention consists of graphene flakes covered with a layer of nickel-phosphorus (Ni-P) alloy, obtained in that the Ni-P layer is applied as a result of a chemical reduction process from a multi-component metallizing solution containing: 25-30 g / l of sulphate nickel (II), 16-30 g / l of sodium hypophosphite, 10-35 g / l of sodium acetate, and lactic acid in the amount of about 20-30 cm 3 / I to obtain a pH of 4.5, at a temperature of 75-90 ° C .

Wyżej opisany proces metalizacji wg wynalazku jest procesem autokatalitycznym, lecz jego zainicjowanie wymaga aktywacji płatków grafenu. Płatki grafenu przed wprowadzeniem do roztworu metalizującego aktywuje się roztworem aktywującym zawierającym 10 części wagowych (cz.w.) alkoholu etylowego i 1 część wagową roztworu sporządzonego z 1 cz.w. PdCl2, 50 cz.w. H2O, 11,8 cz.w. HCl, 118,5 cz.w. C2H5OH.The above-described metallization process according to the invention is an autocatalytic process, but its initiation requires the activation of graphene flakes. Before being introduced into the metallizing solution, the graphene flakes are activated with an activating solution containing 10 parts by weight (part) of ethyl alcohol and 1 part by weight of the solution prepared from 1 part of the method. PdCl2, 50 p.p. H2O, 11.8 pts. HCl, 118.5 pts. C2H5OH.

Korzystnie roztwór metalizujący podczas nanoszenia warstwy Ni-P miesza się mechanicznie z prędkością 50-200 obr./min., a czas procesu metalizacji wynosi 1 -30 min.Preferably, the metallizing solution during the application of the Ni-P layer is mechanically mixed at a speed of 50-200 rpm, and the time of the metallization process is 1-30 minutes.

W efekcie prowadzenia procesu otrzymuje się materiał kompozytowy w postaci płatków grafenu pokrytych warstwą metalicznego stopu nikiel-fosfor. Podczas tego procesu zachodzą następujące reakcje:As a result of the process, a composite material is obtained in the form of graphene flakes covered with a layer of a metallic nickel-phosphorus alloy. The following reactions take place during this process:

H2PO- + H2O H+ + HPO3- + 2HH 2 PO - + H 2 OH + + HPO3- + 2H

Ni2+ + 2H Ni + 2H+Ni 2+ + 2H Ni + 2H +

H2PO- + H H2O + OH- + PH 2 PO - + HH 2 O + OH - + P

H2PO- + H2O H+ + HPOl- + H2H 2 PO - + H2O H + + HPOl - + H2

PL 228 604 Β1PL 228 604 Β1

Dwie pierwsze reakcje są reakcjami głównymi. W wyniku reakcji (1) powstaje reduktor, tj. wodór atomowy, reakcja (2) to redukcja dwudodatnich jonów niklu do postaci atomowej. Reakcje (3) i (4) są to reakcje uboczne. W wyniku reakcji (3) powstaje wolny fosfor tworzący z wydzielanym niklem roztwór stały. Reakcja (4) powoduje zużywanie reduktora [Poradnik Galwanotechnika, WNT, 2002], Grubość osadzonej warstwy na płatkach grafenu zwiększa się z wydłużaniem czasu prowadzenia procesu.The first two reactions are the main reactions. As a result of reaction (1), a reducing agent is formed, i.e. atomic hydrogen, reaction (2) is the reduction of dipositive nickel ions to the atomic form. Reactions (3) and (4) are side reactions. As a result of the reaction (3), free phosphorus is formed which forms a solid solution with the released nickel. Reaction (4) causes wear of the reductant [Poradnik Galwanotechnika, WNT, 2002]. The thickness of the deposited layer on the graphene flakes increases with the extension of the process time.

PRZYKŁAD WYKONANIA I ILUSTRACJEEXAMPLE OF MANUFACTURE AND ILLUSTRATIONS

Przedmiot wynalazku uwidoczniono bliżej w poniższym przykładzie oraz na załączonych ilustracjach, na których Fig. 1 przedstawia płatki grafenu przed procesem metalizacji, a Fig. 2 płatki grafenu pokrytego warstwą Ni-P wg wynalazku.The subject of the invention is shown in more detail in the following example and in the attached illustrations, in which Fig. 1 shows graphene flakes before the metallization process, and Fig. 2 shows Ni-P coated graphene flakes according to the invention.

PrzykładExample

Do odważonej ilości 0,1 g płatków grafenu dodano 10 g alkoholu etylowego oraz 1 g alkoholowego roztworu chlorku palladu (PdCb) sporządzonego z 1g PdCb, 50 g H2O, 11,8 g HCl, 118,5 g C2H5OH. Całość wymieszano mieszadłem mechanicznym. Kąpiel do metalizacji zawierającą podfosforyn sodu (30 g/l), octan sodu (35 g/l), siarczan niklu(ll) 20 (28 g/l), kwas mlekowy (20 cm3/l wodnego roztworu o stężeniu 80%), pH kąpieli 4,5, podgrzano w łaźni wodnej do temperatury 85°C, następnie dodano wcześniej przygotowany grafen i prowadzono proces metalizacji przy mieszaniu mechanicznym z prędkością 100 obr./min., czas trwania procesu 5 minut. W efekcie prowadzenia procesu otrzymano materiał kompozytowy w postaci płatków grafenu pokrytych warstwą metalicznego stopu nikiel-fosfor (Fig. 2). Skład chemiczny płatków grafenu pokrytych warstwą Ni-P w wyniku procesu prowadzonego w danych warunkach przedstawiono w tabeli 1.To a weighed amount of 0.1 g of graphene flakes was added 10 g of ethyl alcohol and 1 g of an alcoholic solution of palladium chloride (PdCb) made of 1 g of PdCb, 50 g of H2O, 11.8 g of HCl, 118.5 g of C2H5OH. Everything was mixed with a mechanical mixer. Metallization bath containing sodium hypophosphite (30 g / l), sodium acetate (35 g / l), nickel (II) sulfate 20 (28 g / l), lactic acid (20 cm 3 / l of 80% aqueous solution) , bath pH 4.5, heated in a water bath to the temperature of 85 ° C, then the previously prepared graphene was added and the metallization process was carried out with mechanical stirring at 100 rpm, the duration of the process was 5 minutes. As a result of the process, a composite material in the form of graphene flakes covered with a layer of a metallic nickel-phosphorus alloy was obtained (Fig. 2). The chemical composition of graphene flakes covered with a Ni-P layer as a result of the process carried out under the given conditions is shown in Table 1.

Tabela 1Table 1

Skład chemiczny grafenu pokrytego warstwą Ni-PChemical composition of graphene coated with a Ni-P layer

Pierwiastek Element Procent atomowy The atomic percentage Węgiel Carbon 51,81 51.81 Nikiel Nickel 28,25 28.25 Fosfor Phosphorus 9,03 9.03 Tlen Oxygen 10,91 10.91

W wyniku przeprowadzonej próby osiągnięto zamierzony cel jakim było pokrycie płatków grafenu metaliczną warstwą Ni-P. W Przykładzie 1 otrzymano materiał kompozytowy o składzie przedstawionym w Tabeli 1. Fig. 1 pokazuje płatki grafenu przed procesem metalizacji, morfologię płatków grafenu po przeprowadzonym procesie pokazano na Fig. 2.As a result of the test, the intended goal was achieved, which was to cover the graphene flakes with a metallic Ni-P layer. In Example 1, a composite material was obtained with the composition shown in Table 1. Fig. 1 shows graphene flakes before the metallization process, the morphology of the graphene flakes after the performed process is shown in Fig. 2.

Na płatkach grafenu (Fig. 2) widoczna jest osadzona warstwa Ni-P, co potwierdzają również wyniki analizy chemicznej przedstawione w Tabeli 1.The deposited Ni-P layer is visible on the graphene flakes (Fig. 2), which is also confirmed by the results of the chemical analysis presented in Table 1.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Metalizowany proszek grafenowy, znamienny tym, że jest w postaci płatków grafenowych pokrytych warstwą stopu nikiel-fosfor (Ni-P), otrzymywany w procesie metalizacji, w którym warstwę Ni-P nanosi się w wyniku procesu redukcji chemicznej z wieloskładnikowego roztworu metalizującego zawierającego: 25-30 g/l siarczanu niklu(ll), 16-30 g/l podfosforynu sodu, 10-35 g/l octanu sodu, oraz kwas mlekowy w ilości około 20-30 cm3/l do uzyskania pH 4,5, w temperaturze 75-90°C, przy czym płatki grafenu przed wprowadzeniem do roztworu metalizującego aktywuje się roztworem aktywującym zawierającym 10 cz.w. alkoholu etylowego i 1 cz.w. roztworu sporządzonego z 1 cz.w. PdCb, 50 cz.w. H2O, 11,8 cz.w. HCl, 118,5 cz.w. C2H5OH.1. Metallized graphene powder, characterized in that it is in the form of graphene flakes covered with a layer of nickel-phosphorus (Ni-P) alloy, obtained in the metallization process, in which the Ni-P layer is applied as a result of a chemical reduction process from a multi-component metallizing solution containing : 25-30 g / l nickel (II) sulphate, 16-30 g / l sodium hypophosphite, 10-35 g / l sodium acetate, and about 20-30 cm 3 / l lactic acid until pH 4.5 , at a temperature of 75-90 ° C, with the graphene flakes being activated with the activating solution containing 10 parts of wt. ethyl alcohol and 1 ph. solution prepared from 1 part of c. PdCb, 50 p.m. H2O, 11.8 pts. HCl, 118.5 pts. C2H5OH. 2. Metalizowany proszek grafenowy wg zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór metalizujący podczas nanoszenia warstwy Ni-P miesza się mechanicznie z prędkością 50-200 obr./min., a czas procesu metalizacji wynosi 1-30 min.2. Metallized graphene powder according to claim The method of claim 1, characterized in that the metallizing solution is mechanically mixed at a speed of 50-200 rpm during the application of the Ni-P layer, and the time of the metallization process is 1-30 minutes.
PL413634A 2015-08-24 2015-08-24 Metalized graphene powder PL228604B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL413634A PL228604B1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Metalized graphene powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL413634A PL228604B1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Metalized graphene powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL413634A1 PL413634A1 (en) 2017-02-27
PL228604B1 true PL228604B1 (en) 2018-04-30

Family

ID=58091987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL413634A PL228604B1 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Metalized graphene powder

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL228604B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111500104A (en) * 2020-04-24 2020-08-07 南京同诚节能环保装备研究院有限公司 Preparation method of nickel-coated graphene silicon carbide

Also Published As

Publication number Publication date
PL413634A1 (en) 2017-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. The preparation of Cu-coated Al2O3 composite powders by electroless plating
CN111069591B (en) A kind of preparation method of nickel-cobalt alloy particle-modified graphene microplate wave-absorbing composite powder
Luo et al. Preparation and characterization of Ni-coated Cr3C2 powder by room temperature ultrasonic-assisted electroless plating
CN106544653A (en) A kind of SiC powder surface chemical plating copper method
Ahn et al. Improving the adhesion of electroless-nickel coating layer on diamond powder
CN102061499B (en) Preparation method of porous hydroxyapatite/polyurethane composite material by electrochemical deposition method
Zeng et al. Synthesis of core-shell Ti@ Ni-P spherical powder by Ni electroless plating
JPH0688880B2 (en) Metal-coated anhydrous calcium sulfate whisker
Harizanov et al. Metal coated alumina powder for metalloceramics
KR100498802B1 (en) Substrates seeded with precious metal salts, process for producing the same and their use
US3063850A (en) Metal plating by chemical reduction with amine boranes
Lee et al. Electroless Ni-P metallization on palladium activated polyacrylonitrile (PAN) fiber by using a drying process
CN103233212A (en) Method for plating nickel-copper-phosphorus ternary alloy on wood surface
KR100581259B1 (en) Method for preparing amorphous powder coated with metal
DE102010062184B3 (en) Process for the metal coating of nanoparticles by means of electroless deposition techniques
CN113649566B (en) W-Ni-Sn-P-Cu-based composite powder and preparation method and application thereof
Köseoğlu et al. Hydroxyapatite/bioactive glass films produced by a sol–gel method: in vitro behavior
PL238645B1 (en) Polymer coating for laser activation and currentless metal-plating
JPS59205464A (en) Whisker for metal composite material
Li et al. Preparation of metal matrix nanocomposite powder using electroless plating
JP3962841B2 (en) Plating member manufacturing method, plating member for jewelry manufactured by the method
Sun et al. Electroless Nickel-Phosphorus Plating on TiB2 Powder
ZHANG Mechanical Properties and Controlling Degradation Rate of Mg Zn Ca Alloy
Kamburov et al. Ultrasonic electroless metallization of carbon nanotubes and aluminium sintering components
CN117987680B (en) Graphene reinforced titanium alloy composite material and preparation method thereof