專利名稱：一種低溫?zé)o水無(wú)氧電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫?zé)o水無(wú)氧電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，屬于電沉積納米晶體材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，納米晶體的制備一直是納米材料研究領(lǐng)域內(nèi)的重要研究課題，其中利用納米表面涂層來(lái)改進(jìn)和提高材料性能已成為一重要研究領(lǐng)域。采用新型、高性能的納米材料防護(hù)涂層能有效防止金屬材料的腐蝕和延緩非金屬材料的老化而引起廣泛關(guān)注。
獲得納米晶表面涂層的方法有很多，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種技術(shù)在相互滲透、 補(bǔ)充、組合和發(fā)展，相繼發(fā)展了沉積法(包括氣相沉積和液相沉積)、噴涂法(常溫噴涂、熱噴涂、火焰噴涂、等離子噴涂等方法)和鍍覆法等。這些技術(shù)在組裝原理上具有一定的先進(jìn)性， 但有很多處于實(shí)驗(yàn)研究階段，若用于生產(chǎn)實(shí)踐還存在大量問(wèn)題有待解決，如氣相沉積法制得的納米微粒純度高、顆粒尺寸小、粒子團(tuán)聚少，可見光透光性好、吸收紫外線以外的光能力強(qiáng)，但是對(duì)設(shè)備要求高，產(chǎn)率低，而且沉積法在組裝納米表面涂層方面還有設(shè)備的選擇、 涂層均勻程度、涂層與基體材料之間結(jié)合強(qiáng)度等方面的問(wèn)題需要進(jìn)一步解決；噴涂法組裝的納米表面涂層致密、與基體結(jié)合強(qiáng)度高，硬度大，但是由于噴涂時(shí)還產(chǎn)生少量的、非連續(xù)性的球形收縮，造成表面涂層孔隙率較高。
以電化學(xué)理論為基礎(chǔ)的電沉積法是獲得納米表面涂層的有效方法，該技術(shù)是在介質(zhì)內(nèi)電場(chǎng)的影響下，微觀粒子在界面上轉(zhuǎn)化，并在納米尺度內(nèi)進(jìn)行無(wú)序或有序排列，根據(jù)需要可以組裝單相或多相納米表面涂層。通過(guò)控制電沉積過(guò)程電流密度、電極電位、溫度、溶液組成等易調(diào)整的電化學(xué)參數(shù)，可以獲得密度高、孔隙率小、純度高、受尺寸和形狀限制小的納米表面涂層，而且設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，以克服傳統(tǒng)電沉積方法的不足，實(shí)現(xiàn)操作工藝簡(jiǎn)單、納米晶鎳表面涂層密度高、孔隙率小、純度高。
本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，經(jīng)過(guò)下列各步驟(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于80 120°C下真空干燥6 IOh;(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀， 按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素25. O 35. 0%、乙酰胺40. O 50. 0%、溴化鈉10. O 15. 0%、溴化鉀2. O 5. 0%,NiCl2濃度為O.1 O. 5mol/L ;并于60 80°C下攪拌I 3h, 形成低溫融鹽電解液，其在室溫下為翠綠色透明液體；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解液，以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，在電解溫度為 25 40°C、攪拌速率為300 600r/min的無(wú)氧條件下施加 電位-1. 10 -1. 25 V vs. Ag/AgCl (參比電極為Ag/AgCl)進(jìn)行恒電位沉積300 1200s，即得到200 500nm的納米晶鎳表面涂層。
所述步驟(3)的無(wú)氧條件為氬氣保護(hù)條件。
所述步驟(3)的陽(yáng)極和陰極間的極間距為O. 5 1. Ocm0
本發(fā)明具備的效果和優(yōu)點(diǎn)該方法的操作工藝簡(jiǎn)單，工藝成本低，所得納米晶鎳表面涂層密度高、孔隙率小、純度高；此外，電解液的制作容易、成本低、且可循環(huán)使用，從而降低生成成本。


圖1為-1. 10 V vs. Ag/AgCl電位下電沉積IlOOs所得鎳沉積層表面形貌圖；圖2為-1. 20 V vs. Ag/AgCl電位下電沉積500s所得鎳沉積層表面形貌圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于真空干燥箱中在80°c下真空干燥8h；(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀，按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素25. 0%、乙酰胺45. 0%、溴化鈉10. 0%、溴化鉀3. 0%、 NiCl2濃度為O. lmol/L ;并于80°C下攪拌2h，形成低溫融鹽電解液，其在室溫下為翠綠色透明液體；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解液IOOmL,以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，陽(yáng)極和陰極間的極間距為1. 0cm，在電解溫度為25°C、攪拌速率為400r/min的氬氣保護(hù)條件下施加電位-1. 10 V vs. Ag/AgCl (參比電極為Ag/AgCl)進(jìn)行恒電位沉積1100s,即得到200nm的納米晶鎳表面涂層，如圖1所示。
實(shí)施例2(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于真空干燥箱中在90°C下真空干燥IOh；(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀，按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素35. 0%、乙酰胺40. 0%、溴化鈉12. 0%、溴化鉀2. 0%、 NiCl2濃度為O. 5mol/L ;并于70°C下攪拌lh，形成低溫融鹽電解液，其在室溫下為翠綠色透明液體；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解 液IOOmL,以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，陽(yáng)極和陰極間的極間距為0. 5cm，在電解溫度為40°C、攪拌速率為600r/min的氬氣保護(hù)條件下施加電位-1. 20 V vs. Ag/AgCl (參比電極為Ag/AgCl)進(jìn)行恒電位沉積500s,即得到350nm的納米晶鎳表面涂層，如圖2所示。
實(shí)施例3(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于真空干燥箱中在120°C下真空干燥6h；(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀，按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素30. 0%、乙酰胺50. 0%、溴化鈉15. 0%、溴化鉀5. 0%、 NiCl2濃度為0. 3mol/L;并于60°C下攪拌3h，形成低溫融鹽電解液，其在室溫下為翠綠色透明液體；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解液，以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，陽(yáng)極和陰極間的極間距為O. 8cm，在電解溫度為30°C、攪拌速率為300r/min的無(wú)氧條件下施加電位-1. 25 V vs. Ag/AgCl (參比電極為Ag/AgCl)進(jìn)行恒電位沉積300s,即得到300nm的納米晶鎳表面涂層。
實(shí)施例4(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于真空干燥箱中在110°c下真空干燥9h；(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀，按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素35. 0%、乙酰胺50. 0%、溴化鈉12. 0%、溴化鉀5. 0%、 NiCl2濃度為O. lmol/L ;并于70°C下攪拌2h，形成低溫融鹽電解液，其在室溫下為翠綠色透明液體；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解液，以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，陽(yáng)極和陰極間的極間距為1. 0cm，在電解溫度為30°C、攪拌速率為500r/min的氬氣保護(hù)條件下施加電位-1. 10 V vs. Ag/AgCl (參比電極為Ag/AgCl)進(jìn)行恒電位沉積1200s,即得到4 00nm的納米晶鎳表面涂層。
權(quán)利要求
1.一種低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列各步驟(1)將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別放置于80 120°C下真空干燥6 IOh;(2)將步驟(I)已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀， 按下列質(zhì)量百分比和濃度混合尿素25. O 35. 0%、乙酰胺40. O 50. 0%、溴化鈉10. O 15. 0%、溴化鉀2. O 5. 0%,NiCl2濃度為O.1 O. 5mol/L ;并于60 80°C下攪拌I 3h, 形成低溫融鹽電解液；(3)取步驟(2)所得低溫融鹽電解液，以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，在電解溫度為 25 40°C、攪拌速率為300 600r/min的無(wú)氧條件下施加電位-1. 10 -1. 25 V vs. Ag/ AgCl進(jìn)行恒電位沉積300 1200s，即得到納米晶鎳表面涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法， 其特征在于所述步驟(3)的無(wú)氧條件為氬氣保護(hù)條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，其特征在于所述步驟(3)的陽(yáng)極和陰極間的極間距為O. 5 1. Ocm0
全文摘要
本發(fā)明提供一種低溫?zé)o水無(wú)氧條件下電沉積納米晶鎳表面涂層的制備方法，將尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳分別真空干燥，將已干燥的尿素、乙酰胺和六水合氯化鎳及未經(jīng)處理的溴化鈉和溴化鉀，按一定質(zhì)量百分比和濃度混合；并于60～80℃下攪拌1～3h，形成低溫融鹽電解液；以純鎳為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，在電解溫度為25～40℃、攪拌速率為300～600r/min的無(wú)氧條件下施加電位-1.10～-1.25Vvs.Ag/AgCl進(jìn)行恒電位沉積300～1200s，即得到200～500nm的納米晶鎳表面涂層。該方法的操作工藝簡(jiǎn)單，工藝成本低，所得納米晶鎳表面涂層密度高、孔隙率小、純度高；此外，電解液的制作容易、成本低、且可循環(huán)使用，從而降低生成成本。
文檔編號(hào)C25D3/66GK103060864SQ20131003509
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者張啟波, 華一新, 徐存英, 李艷, 李堅(jiān) 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)