RE-Ni-Mo/GO納米復(fù)合沉積液及制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種在低碳鋼表面基于聲電化學(xué)技術(shù)制備RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)作為一種高效的氧化-還原方法與超聲波結(jié)合形成聲電化學(xué)可顯著提高化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的效率，強(qiáng)化電沉積過(guò)程，從而達(dá)到加快電沉積速度、改善沉積層質(zhì)量和提高沉積層性能的目的。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機(jī)械剪切效應(yīng)，在納米復(fù)合沉積工藝中可以有效地分散納米顆粒，細(xì)化晶粒，從而保證納米復(fù)合鍍層具有良好的組織性能，改善鍍層晶向，增加鍍層光亮度，提高硬度和耐蝕性等。
[0003]電沉積制備Ni沉積層早在20世紀(jì)初就已進(jìn)入了研宄者的視野，至今仍舊是應(yīng)用最為廣泛的表面處理技術(shù)。相比于其他表面處理方式，電沉積技術(shù)具有如操作簡(jiǎn)便、成本較低、參數(shù)可控、所得沉積層綜合性能優(yōu)良等一系列顯著優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛用于金屬沉積層的制備。多種金屬、合金及復(fù)合沉積層都可以通過(guò)電沉積的方法獲得，如電沉積Ni可有效改善零部件的表面質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命、賦予裝飾性等。此外，電沉積Ni基合金還可獲得許多有特殊功能的沉積層，如，耐高溫沉積層，高硬度耐磨沉積層、耐蝕沉積層，擁有良好催化性的沉積層和磁性沉積層等，彌補(bǔ)單一金屬在應(yīng)用于某些特殊需求時(shí)的不足。
[0004]石墨烯是以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱血和機(jī)械性能，倍受科研機(jī)構(gòu)的大力關(guān)注，已經(jīng)成為化學(xué)、物理等領(lǐng)域的熱點(diǎn)研宄課題。大量理論和實(shí)驗(yàn)研宄表明，石墨烯及其衍生物在納米器件、半導(dǎo)體材料、生物傳感器、信息存儲(chǔ)、太陽(yáng)能電池和儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用價(jià)值。稀土元素RE—直是涂層領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，其應(yīng)用也日趨廣泛，且RE具有高耐蝕性、高耐磨性、高硬度等特點(diǎn)，是材料科學(xué)技術(shù)中不可或缺的。
[0005]然而目前還沒(méi)有關(guān)于聲電化學(xué)技術(shù)制備RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層的相關(guān)研宄。如，肖順華化學(xué)沉積RE-N1-Mo-P-WC復(fù)合沉積層組織結(jié)構(gòu)及性能研宄，但其并沒(méi)有涉及到聲電化學(xué)及石墨烯方面。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種RE-N1-Mo/GO納米復(fù)合沉積液及制備方法和用途，所述的這種RE-N1-Mo/GO納米復(fù)合沉積液及制備方法和用途解決了現(xiàn)有技術(shù)中的低碳鋼表面耐腐蝕、耐摩擦性能和硬度不高的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明提供了一種RE-N1-Mo/GO納米復(fù)合沉積液，每升沉積液中由如下組份組成:
氧化石墨稀0.25~5g，
硫酸鎳45~55g，
鉬酸鈉4~10g， 朽1檬酸三鈉55~65g，
十一■燒基硫酸納0.2g,
稀土元素 RE0.l~5g，
蒸餾水余量。
[0009]本發(fā)明還提供了上述的一種RE-N1-Mo/GO納米復(fù)合沉積液的制備方法，按照重量比和體積比分別稱取或者量取事先處理過(guò)的氧化石墨烯、硫酸鎳、鉬酸鈉、檸檬酸三鈉、十二烷基硫酸鈉、氨水、稀土，依次加入到蒸餾水中溶解，然后用氨水溶液調(diào)節(jié)pH值8~10，即得到用于制備RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層的沉積液。
[0010]本發(fā)明還提供了上述的沉積液在低碳鋼表面形成RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層中的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明還提供了采用上述的化學(xué)沉積液在低碳鋼表面形成RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層的方法，其特征在于包括如下步驟:
(O一個(gè)低碳鋼工件表面進(jìn)行預(yù)處理的步驟；
將低碳鋼表面磨光除污，采用二氧化硅懸浮液進(jìn)行拋光，在乙醇溶液中進(jìn)行超聲波清洗，然后進(jìn)行除油；接著用鹽酸溶液進(jìn)行清洗，除去表面氧化膜；最后用蒸餾水進(jìn)行沖洗；
(2)將步驟(I)經(jīng)預(yù)處理后的低碳鋼工件放入配好的復(fù)合沉積液中，使用直流電源，陽(yáng)極為鎳板，陰極為低碳鋼片，通入直流電，控制溫度在25~65°C，電流密度0.5~12A/dm2，超聲強(qiáng)度在100~700W，超聲頻率在20~40KHZ，完成之后將樣品吹干，即在低碳鋼工件的表面制得RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積層。
[0012]通過(guò)上述基于聲電化學(xué)技術(shù)所得樣品的表面所形成的RE-N1-Mo/GO的復(fù)合沉積層結(jié)構(gòu)呈胞狀、納米晶/非晶體結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的一種基于聲電化學(xué)氧化石墨烯鎳鉬電沉積液，超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機(jī)械剪切效應(yīng)，在納米復(fù)合電沉積工藝中可以有效地分散納米顆粒，細(xì)化晶粒，從而保證納米復(fù)合鍍層具有良好的組織性能，改善鍍層晶向，增加鍍層光亮度，提高硬度和耐蝕性等。
[0014]本發(fā)明的一種氧化石墨烯鎳鉬電沉積液，由于在原有的鎳鉬沉積液中加入了硬度極高的氧化石墨烯，因此應(yīng)用該石墨烯鎳鉬沉積液在低碳鋼工件表面施鍍時(shí)，最終所形成的RE-N1-Mo/GO復(fù)合沉積層的耐磨性增強(qiáng)，解決了鎳鉬沉積層耐磨性差的問(wèn)題。即通過(guò)石墨烯的抗磨性再輔以稀土 RE的性能，顯著改善了外界對(duì)低碳鋼表面層的耐磨性。
[0015]利用本發(fā)明，所得的RE-N1-Mo/GO的復(fù)合沉積層為較強(qiáng)的耐腐蝕性能，其表現(xiàn)出的耐蝕性比單純的鎳鉬合金層要好，并且對(duì)基體材料的物理性能無(wú)任何影響；此外，在制備過(guò)程中引入超聲波，進(jìn)一步細(xì)化了涂層表面晶粒和提高了涂層中氧化石墨GO的含量和均勻性。因此，最終所形成的RE-N1-Mo/GO復(fù)合沉積層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。
[0016]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明通過(guò)超聲輔助及電沉積的方法將本發(fā)明的沉積液應(yīng)用于低碳鋼的表面，在低碳鋼工件表面形成含有稀土(RE)與氧化石墨烯(GO)的鎳鉬基多功能納米復(fù)合沉積層，最終所得的低碳鋼表面具有很強(qiáng)的耐腐蝕，耐摩擦性能及高硬度。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。
[0019]本發(fā)明各實(shí)施例中所用的各種原料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為市售。
[0020]實(shí)施例1
一種基于聲電化學(xué)RE-N1-Mo/GO多功能納米復(fù)合沉積液，按每升溶液計(jì)算，其組成及含量如下:
氧化石墨烯0.25g
硫酸镲45g
鉬酸鈉4g
檸檬酸三鈉55g
十一燒基硫酸納0.2g
RE2g
蒸餾水余量
將硫酸鎳、氧化石墨烯、鉬酸鈉、檸檬酸三鈉、十二烷基硫酸鈉、RE依次加入到蒸餾水中溶解，然后用質(zhì)量百分比濃度為10%的氨水調(diào)節(jié)pH值到8，即得到含有RE和GO的復(fù)合沉積液。
[0021]實(shí)施例2
將實(shí)施例1所得的多功能