分散剂对复合镀中氧化铝纳米粉分散性能的影响
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表２沉降实验对比 Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒａｓｔ
由复合镀层的ＳＥＭ照片如图５可见，用阿拉伯树胶作为分 散剂时纳米氧化铝在镀层中分散均匀，而且颗粒平均粒径小；而 用聚丙烯酰胺表面活性剂作分散剂时，镀层中纳米氧化铝团聚 现象比较严重。由于镀液旱酸性，加入聚丙烯酰胺后，镀液中电 解质浓度升高，使表面活性剂在纳米Ａ１：Ｏ，表面形成的双电层 厚度被压缩，颗粒间的斥力减弱，因此，分散体系的稳定时间缩 短¨１，不利于纳米ＡＩ：Ｏ，粉在镀液中的分散。 ２．３组合表面活性剂对分散性和复合量的影响
１实验方法
１．１ 纳米Ａｌ：ｏ，分散体系沉降实验 将配制好的不同分散体系的纳米ＡＩ：Ｏ，溶液倒入烧杯中超
［收稿日期】２００９—０５—０５ ［作者简介】曲彦乎（１９６５一）。男，吉林长岭人，教授。博士，主要从事材 料表面强化技术等方面的研究工作。
声波振荡０．５ｈ，取２０ｍＬ倒入试管中，静止放置，观察不同时间 下的沉降情况。 １．２复合镀层的制备
０引 言
复合镀是指在电镀或化学镀镀液中将纳米颗粒共沉积到金 属晶体中。由于它能生产出性能优异的镀层，例如耐腐蚀、抗疲 劳以及润滑等，引起了人们极大的兴趣。但是，由于纳米粒子尺 寸小、表面能高，具有自发团聚的趋势，在液相介质中受范德华 力的作用极易发牛团聚，使其优异的性能不能得以充分发 挥¨Ｊ。特别是在镀液中，由于电解质浓度高，使纳米颗粒的均 匀分散更为困难口Ｊ。因此，要想得到均匀分布纳米颗粒的复合 镀层，关键是解决纳米颗粒在电解液中的团聚问题。为解决这 一难题，必须加入分散剂对纳米颗粒进行表面修饰＂…。本文 通过对分散剂与纳米氧化铝相互作用的研究，优选合适的分散 剂，从而获得纳米氧化铝分散均匀的复合镀层。
选取２种典型的小分子表面活性剂ＳＤＢＳ（十二烷基苯磺酸 钠）和ＣＴＡＢ（十六烷基三甲基溴化铵）作纳米ＡＩ：Ｏ，的分散剂， 其用量对镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，复合量的影响见图１。
分散荆“ｇ·Ｌ－’） 图１分散剂对镀层中纳米Ａ１２０３含量的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｌｌａｎＯ－Ａ１２ ０３ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ
通过扫描电镜、能谱分析等技术研究了化学镀（Ｎｉ．Ｐ）．ＡＩ，Ｏ，复合镀层的表面形貌。结果表明：阴离子型表面活性荆十二烷基苯磺酸
钠与阿拉伯树胶的协同作用对纳米氧化铝的分散效果最好，复合镀层中的纳米氧化铝含量较高。
【关键词］ 表面活性荆；复合镀；纳米氧化铝；分散性；复合量
［中图分类号］ＴＱ４２３．９２
［文献标识码］Ａ
将一定茸的纳米ＡＩ：Ｏ，及分散剂加入到镀液中，超声波振 荡０．５ｈ，将镀液放入８５。Ｃ的干一温水浴中，对Ｑ２３５钢片进行复合 镀实验。纳米粉为浙江材料科技公司生产，平均粒径８０ｎｍ。镀 液的配方见表１。
袭１镀液工艺配方 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｅｓｃＨｐｆｉｏｎ ｏｆ ｂａｔｈ
［文章编号］１００１—３６６０（２００９）０５—００３４一０３
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐｌａｔｉｎｇ
ＱＵ Ｙａｎ－ｐｉｎ９１，ＹＡＯ历１，ＹＡＮ Ｐｉｎ９２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０１７８，
图４不同离子型分散剂的镀层ＳＥＭ Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ ＳＥＭ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ａｇｅｎｔ
２．２聚合物表面活性剂对分散性能的影响 选用了离子型聚合物表面活性剂聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）和非
离子型聚合物表面活性剂阿拉伯树胶作沉降实验对比，观察纳 米ＡＩ：Ｏ，在镀液中的分散效果，结果见表２，从表２中可以看出 阿拉伯树胶的分散效果好于聚丙烯酰胺的分散效果。
ｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ，ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｑｕｅｓｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ ａｎｄ
ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ·ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
２）聚丙烯酰胺为离子型表面活性剂，不利于纳米ＡＩ：Ｏ，的 分散，因为纳米ＡＩ：Ｏ，受电解质浓度影响较大；非离子型大分子 表面活性剂阿拉伯树胶受电解质浓度的影响相对较小，因此，对 镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散效果好。
３）用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ与阿拉伯树胶协同作用 得到分散均匀的纳米ＡＩ：Ｏ，镀层。
由图１可见，使用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ作分散剂时 镀层中纳米Ａ１：Ｏ，的复合量明显高于使用阳离子型表面活性剂 ＣＴＡＢ。一方面虽然由于镀液呈酸性，使纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒在镀液 中带正电，但电势不是很强，加入阴离子型表面活性剂，中和纳 米颗粒表面正电荷后，会通过氧键及范德华力等作用吸附到纳 米颗粒表面，使之带负电；又因为阴离子表面活性剂本身ｆ电位 高于阳离子表面活性剂，所以吸附阴离子表面活性剂的纳米 Ａ１：Ｏ，颗粒间静电斥力较大，如图２，这样对抑制纳米颗粒间团 聚的效果好，使更多的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒与基体金属发生弱吸附， 克服重力作用而被进一步沉积的金属包裹进入镀层垆Ｊ。
镀液成分
含量
ＮｉＳ０４·６Ｈ２０
２５９／Ｌ
Ｎａｉｌ２Ｐ０２‘Ｈ２０
２ｌｇ／Ｌ
乳酸
０．５ｍＬ／Ｌ
Ｐｂ离子
０．０１９／Ｌ
其它成分
若干
纳米氧化铝
３９／Ｌ
１．３镀层形貌观察及纳米氧化铝复合量的测定 用日本ｓ－３４００型扫描电子显微镜观察镀层形貌；使用
ＥＤＡＸ电子能谱仪测定镀层中纳米氧化铝含量。
万方数据
２结果与讨论 ２．１小分子型表面活性剂对分散性能的影响
使得基体金属表面单位面积上的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒分散均匀，增加 了催化活化点数，从而又促进更多的纳米颗粒和金属的沉积㈣。
图３表面活性剂结构图 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒ［ｏｆ ａｕｒｆａｃｔａｎｔ 随着阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ加入昔的增加，镀层中 ＡＩ：Ｏ，含量先增加后减少，在浓度为０．５９／Ｌ时达到最大值。这 是由于随着ＳＤＢＳ含量的增多，纳米Ａｌ：０，分散的均匀程度增 大，平均粒径减小，但随着ＳＤＢＳ量的进一步增大，离子强度过 高，压缩双电子层，会减小颗粒间的静电斥力，使更多的纳米 ＡＩ：Ｏ，发牛团聚¨１，因此，镀层中的纳米ＡＩ：Ｏ，复合量降低。 由复合镀层的ＳＥＭ照片（图４）可见，用阳离子型表面活性 剂ＣＴＡＢ作分散剂时，镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，团聚现象比较严重，复 合量少；用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ作为分散剂时，纳米 Ａ１：Ｏ，在镀层中分散均匀，复合耸较高。
ａ形貌图
电子能磺／ｅＶ ｂ能谱图
图６复合镀层能谱图 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｅｃｔⅢｍ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ
３ 结论
１）阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ对镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散 作用比阳离子型表面活性剂ＣＴＡＢ的效果好，由于基体金属体 表面的纳米颗粒分部均匀、催化活化点数多，促进了金属和纳米 颗粒的沉积，从而增加镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，的复合量。
ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｎｉ—Ｐ—Ａ１２ ０３ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａ—
ｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］
Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ ｏｆ Ｆｏｕｎｄｒｙ，ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｅｖｅｎｌｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｔｈ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｕｎｉｆｏｌｒｉｌｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏｍｐｏｓ－
阿拉伯树胶与阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ协同作用时得到
万方数据
［ 参考文献 】
图５不同聚合物分散荆的镀层ＳＥＭ Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ ＳＥＭ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ａｇｅｎｔ 的复合镀层表面形貌见图６ａ。由图６ａ町见，纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒大 约１００ｎｍ左右，没有出现明显团聚现象，分散性好于图４、图５ 中镀层中的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒。阿拉伯树胶是一种天然高分子非 离子型表面活性剂，具有分散纳米微粒的作用，阿拉伯树胶吸附 在纳米颗粒表面，由于相对分子量较大，吸附在固体颗粒表面， 其高分子长链在介质中充分伸展，形成几纳米到几十纳米厚的 吸附层…。因此，它的分散作用是通过窄间位阻机制实现的。 ＳＤＢＳ是一种阴离子型表面活性剂，它在纳米颗粒表面吸附，使 纳米微粒带负电，但ＳＤＢＳ相对分子质量小，吸附层薄，因此，它 的分散作用主要是通过静电排斥作用实现的。当阿拉伯树胶与 ＳＤＢＳ协同作用时，同时发挥了空间位阻和静电排斥两种作用。 从ＳＥＭ照片可以看出复合量增加，纳米颗粒的团聚程度也降 低，分散性好。由图６ｂ复合镀层能谱图分析得出，纳米氧化铝 质量分数为６．５１％。测得图４ａ、图４ｂ和图５ａ、图５ｂ镀层中 ＡＩ，Ｏ，的质鼍分数分别为５．２１％、４．２３％、５．６５％、４．９２％，可以 明显看Ｈ｛图６复合镀层中ＡＩ：Ｏ，含量明显提高。
４）ＳＤＢＳ与阿拉伯树胶对镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散作用分 别符合静电排斥和空间位阻机制。
分散剂对复合镀中氧化铝纳米粉分散性能的影响
曲彦平１。姚迪１，闰平２ （１．沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１７８；２．沈阳铸造研究所，辽宁沈阳１１００２２）
［摘要］ 为了使纳米颗粒均匀地悬浮在镀液中从而获得纳米颗粒均匀分布的复合镀层，纳米颗粒的分散问题就显得格外重
要。研究了小分子表面活性荆、聚合物表面活性剂对复合镀液中纳米氧化铝的分散性能及复合镀层中纳米氧化铝复合量的影响。
图２静电斥力示意图 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄｉａｇｒａｎｍｍｔｉｃ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ 另一方面润湿是固体粒子分散的最基本条件之一，若要把 固体粒子均匀分散在介质中，首先必须使每个固体微粒或粒子 团能被介质充分润湿，在此过程中要使粒子团分散或碎裂是涉 及到粒子团内部固．固界面分离问题。在固体粒子团中往往存 在缝隙，另外粒子晶体由于应力作用也会使晶体造成微缝隙，粒 子团的碎裂就发生在这些地方。我们可以把这砦微缝隙看作是 毛细管，于是渗透现象可以发生在这些毛细管中。阴离子表面 活性剂吸附于缝隙表面，长的疏水基吸附于毛细管壁上，亲水基 伸人液体中，渗透水产生渗透压使粒子团间的绞结强度降低，减 少了纳米粉团碎裂所需的机械功，从而使粒子团被碎裂或使粒 子碎裂成更小的晶体，并逐步分散在液体介质中，表面活性剂结 构见图３。阳离子表面活性剂吸附于缝隙壁位置后，疏水基伸 入水相使缝隙擘的亲水性下降，阻止液体的渗透，不利于纳米团 的碎裂。所以使用阴离子表面活剂，纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒分散性好，
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ｎａｎｏ—ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｒｃ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｙ ｏｆ ｍｉｎｅｄ ａｎｄ Ａｒａｂｉｃ ｇｕｍ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ Ｓｕｒｆａｎｔａｎｔ；Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ；Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ；Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ
由复合镀层的ＳＥＭ照片如图５可见，用阿拉伯树胶作为分 散剂时纳米氧化铝在镀层中分散均匀，而且颗粒平均粒径小；而 用聚丙烯酰胺表面活性剂作分散剂时，镀层中纳米氧化铝团聚 现象比较严重。由于镀液旱酸性，加入聚丙烯酰胺后，镀液中电 解质浓度升高，使表面活性剂在纳米Ａ１：Ｏ，表面形成的双电层 厚度被压缩，颗粒间的斥力减弱，因此，分散体系的稳定时间缩 短¨１，不利于纳米ＡＩ：Ｏ，粉在镀液中的分散。 ２．３组合表面活性剂对分散性和复合量的影响
１实验方法
１．１ 纳米Ａｌ：ｏ，分散体系沉降实验 将配制好的不同分散体系的纳米ＡＩ：Ｏ，溶液倒入烧杯中超
［收稿日期】２００９—０５—０５ ［作者简介】曲彦乎（１９６５一）。男，吉林长岭人，教授。博士，主要从事材 料表面强化技术等方面的研究工作。
声波振荡０．５ｈ，取２０ｍＬ倒入试管中，静止放置，观察不同时间 下的沉降情况。 １．２复合镀层的制备
０引 言
复合镀是指在电镀或化学镀镀液中将纳米颗粒共沉积到金 属晶体中。由于它能生产出性能优异的镀层，例如耐腐蚀、抗疲 劳以及润滑等，引起了人们极大的兴趣。但是，由于纳米粒子尺 寸小、表面能高，具有自发团聚的趋势，在液相介质中受范德华 力的作用极易发牛团聚，使其优异的性能不能得以充分发 挥¨Ｊ。特别是在镀液中，由于电解质浓度高，使纳米颗粒的均 匀分散更为困难口Ｊ。因此，要想得到均匀分布纳米颗粒的复合 镀层，关键是解决纳米颗粒在电解液中的团聚问题。为解决这 一难题，必须加入分散剂对纳米颗粒进行表面修饰＂…。本文 通过对分散剂与纳米氧化铝相互作用的研究，优选合适的分散 剂，从而获得纳米氧化铝分散均匀的复合镀层。
选取２种典型的小分子表面活性剂ＳＤＢＳ（十二烷基苯磺酸 钠）和ＣＴＡＢ（十六烷基三甲基溴化铵）作纳米ＡＩ：Ｏ，的分散剂， 其用量对镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，复合量的影响见图１。
分散荆“ｇ·Ｌ－’） 图１分散剂对镀层中纳米Ａ１２０３含量的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｌｌａｎＯ－Ａ１２ ０３ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ
通过扫描电镜、能谱分析等技术研究了化学镀（Ｎｉ．Ｐ）．ＡＩ，Ｏ，复合镀层的表面形貌。结果表明：阴离子型表面活性荆十二烷基苯磺酸
钠与阿拉伯树胶的协同作用对纳米氧化铝的分散效果最好，复合镀层中的纳米氧化铝含量较高。
【关键词］ 表面活性荆；复合镀；纳米氧化铝；分散性；复合量
［中图分类号］ＴＱ４２３．９２
［文献标识码］Ａ
将一定茸的纳米ＡＩ：Ｏ，及分散剂加入到镀液中，超声波振 荡０．５ｈ，将镀液放入８５。Ｃ的干一温水浴中，对Ｑ２３５钢片进行复合 镀实验。纳米粉为浙江材料科技公司生产，平均粒径８０ｎｍ。镀 液的配方见表１。
袭１镀液工艺配方 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｅｓｃＨｐｆｉｏｎ ｏｆ ｂａｔｈ
［文章编号］１００１—３６６０（２００９）０５—００３４一０３
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐｌａｔｉｎｇ
ＱＵ Ｙａｎ－ｐｉｎ９１，ＹＡＯ历１，ＹＡＮ Ｐｉｎ９２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０１７８，
图４不同离子型分散剂的镀层ＳＥＭ Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ ＳＥＭ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ａｇｅｎｔ
２．２聚合物表面活性剂对分散性能的影响 选用了离子型聚合物表面活性剂聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）和非
离子型聚合物表面活性剂阿拉伯树胶作沉降实验对比，观察纳 米ＡＩ：Ｏ，在镀液中的分散效果，结果见表２，从表２中可以看出 阿拉伯树胶的分散效果好于聚丙烯酰胺的分散效果。
ｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ，ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｑｕｅｓｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ ａｎｄ
ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ·ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
２）聚丙烯酰胺为离子型表面活性剂，不利于纳米ＡＩ：Ｏ，的 分散，因为纳米ＡＩ：Ｏ，受电解质浓度影响较大；非离子型大分子 表面活性剂阿拉伯树胶受电解质浓度的影响相对较小，因此，对 镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散效果好。
３）用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ与阿拉伯树胶协同作用 得到分散均匀的纳米ＡＩ：Ｏ，镀层。
由图１可见，使用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ作分散剂时 镀层中纳米Ａ１：Ｏ，的复合量明显高于使用阳离子型表面活性剂 ＣＴＡＢ。一方面虽然由于镀液呈酸性，使纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒在镀液 中带正电，但电势不是很强，加入阴离子型表面活性剂，中和纳 米颗粒表面正电荷后，会通过氧键及范德华力等作用吸附到纳 米颗粒表面，使之带负电；又因为阴离子表面活性剂本身ｆ电位 高于阳离子表面活性剂，所以吸附阴离子表面活性剂的纳米 Ａ１：Ｏ，颗粒间静电斥力较大，如图２，这样对抑制纳米颗粒间团 聚的效果好，使更多的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒与基体金属发生弱吸附， 克服重力作用而被进一步沉积的金属包裹进入镀层垆Ｊ。
镀液成分
含量
ＮｉＳ０４·６Ｈ２０
２５９／Ｌ
Ｎａｉｌ２Ｐ０２‘Ｈ２０
２ｌｇ／Ｌ
乳酸
０．５ｍＬ／Ｌ
Ｐｂ离子
０．０１９／Ｌ
其它成分
若干
纳米氧化铝
３９／Ｌ
１．３镀层形貌观察及纳米氧化铝复合量的测定 用日本ｓ－３４００型扫描电子显微镜观察镀层形貌；使用
ＥＤＡＸ电子能谱仪测定镀层中纳米氧化铝含量。
万方数据
２结果与讨论 ２．１小分子型表面活性剂对分散性能的影响
使得基体金属表面单位面积上的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒分散均匀，增加 了催化活化点数，从而又促进更多的纳米颗粒和金属的沉积㈣。
图３表面活性剂结构图 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒ［ｏｆ ａｕｒｆａｃｔａｎｔ 随着阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ加入昔的增加，镀层中 ＡＩ：Ｏ，含量先增加后减少，在浓度为０．５９／Ｌ时达到最大值。这 是由于随着ＳＤＢＳ含量的增多，纳米Ａｌ：０，分散的均匀程度增 大，平均粒径减小，但随着ＳＤＢＳ量的进一步增大，离子强度过 高，压缩双电子层，会减小颗粒间的静电斥力，使更多的纳米 ＡＩ：Ｏ，发牛团聚¨１，因此，镀层中的纳米ＡＩ：Ｏ，复合量降低。 由复合镀层的ＳＥＭ照片（图４）可见，用阳离子型表面活性 剂ＣＴＡＢ作分散剂时，镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，团聚现象比较严重，复 合量少；用阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ作为分散剂时，纳米 Ａ１：Ｏ，在镀层中分散均匀，复合耸较高。
ａ形貌图
电子能磺／ｅＶ ｂ能谱图
图６复合镀层能谱图 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｅｃｔⅢｍ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ
３ 结论
１）阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ对镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散 作用比阳离子型表面活性剂ＣＴＡＢ的效果好，由于基体金属体 表面的纳米颗粒分部均匀、催化活化点数多，促进了金属和纳米 颗粒的沉积，从而增加镀层中纳米ＡＩ：Ｏ，的复合量。
ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｎｉ—Ｐ—Ａ１２ ０３ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａ—
ｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］
Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ ｏｆ Ｆｏｕｎｄｒｙ，ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｅｖｅｎｌｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｔｈ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｕｎｉｆｏｌｒｉｌｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ—ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏｍｐｏｓ－
阿拉伯树胶与阴离子型表面活性剂ＳＤＢＳ协同作用时得到
万方数据
［ 参考文献 】
图５不同聚合物分散荆的镀层ＳＥＭ Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｌａｔｉｎｇ ＳＥＭ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ａｇｅｎｔ 的复合镀层表面形貌见图６ａ。由图６ａ町见，纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒大 约１００ｎｍ左右，没有出现明显团聚现象，分散性好于图４、图５ 中镀层中的纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒。阿拉伯树胶是一种天然高分子非 离子型表面活性剂，具有分散纳米微粒的作用，阿拉伯树胶吸附 在纳米颗粒表面，由于相对分子量较大，吸附在固体颗粒表面， 其高分子长链在介质中充分伸展，形成几纳米到几十纳米厚的 吸附层…。因此，它的分散作用是通过窄间位阻机制实现的。 ＳＤＢＳ是一种阴离子型表面活性剂，它在纳米颗粒表面吸附，使 纳米微粒带负电，但ＳＤＢＳ相对分子质量小，吸附层薄，因此，它 的分散作用主要是通过静电排斥作用实现的。当阿拉伯树胶与 ＳＤＢＳ协同作用时，同时发挥了空间位阻和静电排斥两种作用。 从ＳＥＭ照片可以看出复合量增加，纳米颗粒的团聚程度也降 低，分散性好。由图６ｂ复合镀层能谱图分析得出，纳米氧化铝 质量分数为６．５１％。测得图４ａ、图４ｂ和图５ａ、图５ｂ镀层中 ＡＩ，Ｏ，的质鼍分数分别为５．２１％、４．２３％、５．６５％、４．９２％，可以 明显看Ｈ｛图６复合镀层中ＡＩ：Ｏ，含量明显提高。
４）ＳＤＢＳ与阿拉伯树胶对镀液中纳米ＡＩ：Ｏ，的分散作用分 别符合静电排斥和空间位阻机制。
分散剂对复合镀中氧化铝纳米粉分散性能的影响
曲彦平１。姚迪１，闰平２ （１．沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１７８；２．沈阳铸造研究所，辽宁沈阳１１００２２）
［摘要］ 为了使纳米颗粒均匀地悬浮在镀液中从而获得纳米颗粒均匀分布的复合镀层，纳米颗粒的分散问题就显得格外重
要。研究了小分子表面活性荆、聚合物表面活性剂对复合镀液中纳米氧化铝的分散性能及复合镀层中纳米氧化铝复合量的影响。
图２静电斥力示意图 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄｉａｇｒａｎｍｍｔｉｃ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ 另一方面润湿是固体粒子分散的最基本条件之一，若要把 固体粒子均匀分散在介质中，首先必须使每个固体微粒或粒子 团能被介质充分润湿，在此过程中要使粒子团分散或碎裂是涉 及到粒子团内部固．固界面分离问题。在固体粒子团中往往存 在缝隙，另外粒子晶体由于应力作用也会使晶体造成微缝隙，粒 子团的碎裂就发生在这些地方。我们可以把这砦微缝隙看作是 毛细管，于是渗透现象可以发生在这些毛细管中。阴离子表面 活性剂吸附于缝隙表面，长的疏水基吸附于毛细管壁上，亲水基 伸人液体中，渗透水产生渗透压使粒子团间的绞结强度降低，减 少了纳米粉团碎裂所需的机械功，从而使粒子团被碎裂或使粒 子碎裂成更小的晶体，并逐步分散在液体介质中，表面活性剂结 构见图３。阳离子表面活性剂吸附于缝隙壁位置后，疏水基伸 入水相使缝隙擘的亲水性下降，阻止液体的渗透，不利于纳米团 的碎裂。所以使用阴离子表面活剂，纳米ＡＩ：Ｏ，颗粒分散性好，
Байду номын сангаас
ｎａｎｏ—ａｌｕｍｉｎａ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｒｃ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｙ ｏｆ ｍｉｎｅｄ ａｎｄ Ａｒａｂｉｃ ｇｕｍ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ Ｓｕｒｆａｎｔａｎｔ；Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ；Ｎａｎｏ－ａｌｕｍｉｎａ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ；Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ