CN102312257A - 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法 - Google Patents

一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102312257A
CN102312257A CN2010102130730A CN201010213073A CN102312257A CN 102312257 A CN102312257 A CN 102312257A CN 2010102130730 A CN2010102130730 A CN 2010102130730A CN 201010213073 A CN201010213073 A CN 201010213073A CN 102312257 A CN102312257 A CN 102312257A
Authority
CN
China
Prior art keywords
additive
electro
deposition method
cobalt ternary
stirring
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN2010102130730A
Other languages
English (en)
Inventor
李雪松
杨友
杨悦
吴化
王淮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Technology
Original Assignee
Changchun University of Technology
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 Changchun University of Technology filed Critical Changchun University of Technology
Priority to CN2010102130730A priority Critical patent/CN102312257A/zh
Publication of CN102312257A publication Critical patent/CN102312257A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

本发明专利提供了一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的制备方法。采用可循环过滤、搅拌、温控及阴极移动装置的电沉积设备，采用添加剂a2～5g/l和添加剂b 0.25～1g/l，在电镀液温度为50～60℃、pH为3.2～3.6、阴极电流密度为2～12A/dm2的工艺参数下获得了纳米晶镍-铁-钴三元合金。本发明工艺过程简单易控制、产品质量稳定、晶粒尺寸细小、结构均匀、纯度高，具有环境污染小、生产成本低等特点。

Description

一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法
技术领域
本发明涉及一种制备纳米晶金属晶体的方法，特别是涉及一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金晶体的方法。
背景技术
纳米晶体的获得关键在于制备过程中有效地控制晶粒的成核和生长。传统的电沉积方法电流密度小，因而沉积速率低，生长的晶粒较为粗大。但制备纳米晶体要求的电流密度远大于一般电沉积的电流密度，晶核的生长速率高，晶体长大的速率小，所以晶粒的尺寸可以控制在纳米范围内。纳米晶体具有其它普通晶体所不具有的高强度、高塑性、延展性、耐磨性、电阻、硬度、电化学性能以及特殊的声、磁、热、电、光等物理性质，应用前景越来越广阔。有很多早期的报道就介绍电沉积的材料具有超细的晶体结构，现今被广泛使用的电沉积方法制备纳米晶体有以下几种：直流电沉积、脉冲电沉积、复合共沉积和喷射电沉积。
脉冲电沉积制备纳米金属合金晶体的技术难点在于：脉冲工艺参数(脉冲波形、频率、占空比以及平均电流密度等)的优化；电沉积工艺参数(阴极电流密度、阴极-阳极相对移动速度、镀液pH值、镀液温度等)的优化；镀液成分(主盐、稳定剂、络合剂、光亮剂等)的选择和优化；控制沉积反应过程中离子交换和离子供给的方法。上述技术措施的目的是为了最大限度增加形核率、抑制长大过程，获得成分均匀、结晶晶粒细小的高质量纳米晶镍-铁-钴三元合金材料。
本发明提出了一种脉冲电沉积制备结晶细致、成分均匀的纳米晶镍-铁-钴三元合金材料的方法。
发明内容
本发明需要通过下面的工艺方法与工艺条件在阴极材料表面获得纳米晶镍-铁-钴三元合金材料：首先对阴极材料表面进行清洁处理，获得清洁、活化表面；在脉冲电沉积中为控制纳米晶镍-铁-钴三元合金材料的成分，本发明采用电解镍板和纯铁板为阳极材料；为使纳米晶镍-铁-钴三元合金晶粒细化，本发明采用特定的脉冲工艺参数，其中脉冲方式可选择双向脉冲或单项脉冲，脉冲波形可选择方波或三角波法，脉冲占空比可选择20％或40％；在脉冲电沉积中为使纳米晶镍-铁-钴三元合金结晶细致并降低内应力(或降低线膨胀系数)，本发明在镀液中添加一定量的添加剂a和添加剂b，其中添加剂a可以选择抗坏血酸、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丁炔二醇、本亚磺酸钠、邻苯甲酰磺酰亚胺等，或者上述物质的组合，添加剂b可以选择十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、柠檬酸三钠等，或者上述物质的组合；为使纳米晶镍-铁-钴三元合金在脉冲电沉积中能够连续生长、成分均匀、形成无分层结构，本发明对镀液采用整体搅拌，搅拌形式可以采用匀速机械搅拌或超声搅拌，特别是采用循环过滤搅拌或阴极移动搅拌或上述搅拌的组合；本发明经过大量实验确定在电镀液温度50～60℃、pH为3.2～3.6、阴极电流密度为2～12A/dm2的工艺条件下，可以获得质量稳定的纳米晶镍-铁-钴三元合金。
综上所述，本发明提供的一种制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的脉冲电沉积方法，其特征是：
1)以导电金属为阴极材料，以电解镍板和纯铁板为阳极材料；
2)电镀液为水溶液，成分由硫酸镍180～220g/l、硫酸亚铁30～45g/l、硼酸30～35g/l、硫酸钴2～10g/l、氯化镍25～40g/l、添加剂a 2～5g/l、添加剂b 0.25～1g/l组成；
3)对阴极材料进行表面活化处理；
4)脉冲电镀镍-铁-钴三元合金过程中对电镀液进行整体搅拌；
5)电镀液温度为50～60℃；pH为3.2～3.6；阴极电流密度为2～12A/dm2。
上述所说的添加剂a为下列物质中的一种或两种或两种以上的混合：抗坏血酸、环氧丙烷、丁炔二醇、环氧氯丙烷、本亚磺酸钠、邻苯甲酰磺酰亚胺
上述所说的添加剂b为下列物质中的一种或两种及两种以上的混合：十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、柠檬酸三钠。
上述所说的对电镀液进行整体搅拌为循环过滤搅拌或阴极移动搅拌或超声搅拌或匀速机械搅拌或上述搅拌的组合。
本发明的优点在于：
1、在本方法实施过程中，采用硫酸盐为主盐的电镀液便可以在阴极表面获得结晶细小致密、成分均匀的纳米晶镍-铁-钴三元合金材料，采用的所有处理溶液(前处理、电镀液)均为对环境污染小、价格低廉的普通溶液。且有工艺简单、易操作的特点。
2、获得纳米晶镍-铁-钴三元合金材料的关键技术在于选择脉冲工艺参数、添加剂，添加剂含量和加入频率及加入周期。
3、通过活化处理、脉冲工艺参数优化、添加添加剂和控制工艺条件可获得能够连续生长、成分均匀、结晶细致、线膨胀系数小、内应力小或无内应力的高镍低铁钴纳米晶三元合金材料。获得的纳米晶镍-铁-钴三元合金最小晶粒尺寸在20nm左右。
附图说明
图1是采用本发明方法制备的纳米晶镍-铁-钴三元合金材料的微观结构。
图2是采用本发明方法制备的纳米晶镍-铁-钴三元合金材料的成分能谱图。
具体实施方式：
1、实施例一
试验采用纯铜板试样作为阴极材料，电解镍板和纯铁板为阳极材料，其中电解镍板面积为120mm×120mm；纯铁板面积为120mm×20mm。电镀电源采用双脉冲数控可控电源。脉冲电镀过程中采用阴极移动装置及循环过滤装置。将纯铜板试样在经过除锈、除油、表面活化处理后在循环搅拌及阴极移动条件下进行脉冲电镀镍-铁-钴三元合金，镀液成分及施镀条件见表1。获得的纳米晶镍-铁-钴三元合金材料微观结构及成分能谱如图1、图2所示。
2、实施例二
采用上述纯铜板试样经过除锈、除油、表面活化处理后，采用阳极材料及脉冲电镀设备在循环过滤和阴极移动的条件下进行脉冲电镀镍-铁-钴三元合金。其镀液配方及工艺条件见表2，也可得到较好结果。
3、实施例三
采用上述纯铜板试样经过除锈、除油、表面活化处理后，采用阳极材料及脉冲电镀设备在循环过滤和阴极移动的条件下进行电镀镍-铁-钴三元合金。其镀液配方及工艺条件见表3，也可得到较好结果。
表1电镀液成分及施镀工艺条件
Figure BSA00000185202400041
表2电镀液成分及施镀工艺条件
Figure BSA00000185202400042
表3电镀液成分及施镀工艺条件
Figure BSA00000185202400043

Claims (6)

1.一种制备纳米晶镍-铁-钴三元合金晶体的电沉积方法，其特征是：
1)以导电金属为阴极材料，以电解镍板和纯铁板为阳极材料。
2)电镀液为水溶液，成分由硫酸镍180～220g/l、硫酸亚铁30～45g/l、硼酸30～35g/l、硫酸钴2～10g/l、氯化镍25～40g/l、添加剂a 2～5g/l、添加剂b 0.25～1g/l组成。
3)对阴极材料进行表面活化处理。
4)电镀镍-铁-钴三元合金过程中对电镀液进行整体搅拌。
5)电镀液温度为50～60℃；pH为3.2～3.6；阴极电流密度为2～12A/dm2。
其中：所说的添加剂a为下列物质中的一种或两种或两种以上的混合：抗坏血酸、环氧丙烷、丁炔二醇、环氧氯丙烷、本亚磺酸钠、邻苯甲酰磺酰亚胺；所说的添加剂b为下列物质中的一种或两种及两种以上的混合：十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、柠檬酸三钠。
2.如权利要求1所述的电沉积方法，其特征是：所说的电镀镍-铁-钴合金过程中对电镀液进行整体搅拌为阴极移动搅拌或循环过滤搅拌或匀速机械搅拌或超声搅拌或上述搅拌的组合。
3.如权利要求1所述的电沉积方法，其特征是：所说的电镀液成分由硫酸镍180～220g/l、硫酸亚铁30～45g/l、硼酸30～35g/l、硫酸钴2～10g/l、氯化镍25～40g/l、添加剂a 2～5g/l、添加剂b 0.25～1g/l组成。
4.如权利要求1所述的电沉积方法，其特征是：所说的添加剂a为抗坏血酸、丁炔二醇或两者的组合。
5.如权利要求1所述的电沉积方法，其特征是：所说的添加剂b为十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠或两者的组合。
6.如权利要求1所述的电沉积方法，其特征是：所说的电镀液温度54～58℃；所说的pH为3.4～3.6；所说的阴极电流密度为4～6A/dm2。
CN2010102130730A 2010-06-30 2010-06-30 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法 Pending CN102312257A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102130730A CN102312257A (zh) 2010-06-30 2010-06-30 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102130730A CN102312257A (zh) 2010-06-30 2010-06-30 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102312257A true CN102312257A (zh) 2012-01-11

Family

ID=45425809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102130730A Pending CN102312257A (zh) 2010-06-30 2010-06-30 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102312257A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103205604A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 昆山允升吉光电科技有限公司 一种镍铁合金及其制备方法
CN112813469A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 遵义智通金属表面技术处理有限公司 一种铜合金及钢铁基体的纳米晶沉积方法
CN114836800A (zh) * 2022-05-23 2022-08-02 江苏科技大学 一种Co-Ni-Zn三元纳米晶磁性合金的制备方法及其所得产品
CN115449867A (zh) * 2022-10-17 2022-12-09 吉林大学 电沉积单相成分梯度纳米晶铁钴镍合金的制备工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050211563A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-29 The Governors Of The University Of Alberta Solution for the electroplating of soft magnetic Co-Fe-Ni alloys
CN101717951A (zh) * 2009-11-26 2010-06-02 上海大学 煤炭电解加氢液化工艺中阴极催化电极的制备方法
CN101724873A (zh) * 2008-10-31 2010-06-09 鞍钢重型机械有限责任公司 一种结晶器铜板功能性电镀工艺

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050211563A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-29 The Governors Of The University Of Alberta Solution for the electroplating of soft magnetic Co-Fe-Ni alloys
CN101724873A (zh) * 2008-10-31 2010-06-09 鞍钢重型机械有限责任公司 一种结晶器铜板功能性电镀工艺
CN101717951A (zh) * 2009-11-26 2010-06-02 上海大学 煤炭电解加氢液化工艺中阴极催化电极的制备方法

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《ELECTROCHIMICA ACTA 》 19940228 N H PHAN等 PULSED ELECTRODEPOSITION OF Fe-Ni-Co ALLOYS 第449-453页 1-6 第39卷, 第3期 *
《Electrochimica Acta》 20100402 László Pétera等 On the composition depth profile of electrodeposited Fe-Co-Ni alloys 第4734-4741页 1-6 第55卷, 第16期 *
LÁSZLÓ PÉTERA等: "On the composition depth profile of electrodeposited Fe–Co–Ni alloys", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *
N H PHAN等: "PULSED ELECTRODEPOSITION OF Fe-Ni-Co ALLOYS", 《ELECTROCHIMICA ACTA 》 *
TAKUYA NAKANISHI等: "Pulsed Electrodeposition of Nanocrystalline CoNiFe Soft Magnetic Thin Films", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 *
YAHUI ZHANG等: "Electroplating of Nanocrystalline CoFeNi Soft Magnetic Thin Films from a Stable Citrate-Based Bath", 《CHEM. MATER.》 *
曾华梁等: "《电镀工艺手册（第2版）》", 30 June 1997, 机械工业出版社 *
郑华均等: "有机添加剂对电沉积Fe-Co-Ni合金的影响", 《电镀与环保》 *
郑华均等: "电沉积Fe-Co-Ni 合金工艺", 《电镀与涂饰》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103205604A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 昆山允升吉光电科技有限公司 一种镍铁合金及其制备方法
CN112813469A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 遵义智通金属表面技术处理有限公司 一种铜合金及钢铁基体的纳米晶沉积方法
CN114836800A (zh) * 2022-05-23 2022-08-02 江苏科技大学 一种Co-Ni-Zn三元纳米晶磁性合金的制备方法及其所得产品
CN114836800B (zh) * 2022-05-23 2023-09-22 江苏科技大学 一种Co-Ni-Zn三元纳米晶磁性合金的制备方法及其所得产品
CN115449867A (zh) * 2022-10-17 2022-12-09 吉林大学 电沉积单相成分梯度纳米晶铁钴镍合金的制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102260891B (zh) 双脉冲电沉积纳米晶镍钴合金的方法
CN101665951B (zh) 脉冲电沉积制备Ni-W-Fe-La纳米晶析氢电极材料工艺
CN102677137B (zh) 一种金属电沉积装置
CN102677116B (zh) 一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法
Yang et al. Preparation of Ni-Co alloy foils by electrodeposition
CN101660181A (zh) 一种金属箔及其制备方法和制备设备
CN103334147A (zh) 一种利用脉冲电镀制备镍包铝粉复合镀层的方法
CN102115898A (zh) 一种电沉积制备大体积纳米镍铁合金晶体的方法
Nikolić et al. Comparative morphological and crystallographic analysis of copper powders obtained under different electrolysis conditions
CN107552779A (zh) 一种间歇式电沉积制备微米级和/或毫米级包覆型粉体的装置及其处理方法
CN102312257A (zh) 一种脉冲电沉积制备纳米晶镍-铁-钴三元合金的方法
CN103611931A (zh) 一种适用于实验室的电镀制备镍包覆铜复合粉末的方法
CN106835212A (zh) 一种无氰电镀纳米晶铜用电镀液及其使用方法
CN106591897A (zh) 一种无氰离子液体镀铜溶液及镀铜工艺
CN101724871B (zh) 一种双脉冲无氰酸性电镀银的方法
CN102978679A (zh) 一种钕铁硼磁体电镀镍溶液及其使用方法
CN105039943A (zh) 一种化学镀Ni-W-Zn-P合金镀层的镀液及其镀层工艺
CN101586250B (zh) 一种复合涂层及其制备方法和应用
CN114293232B (zh) 一种电铸制备钨弥散强化铜复合材料的方法
CN202415726U (zh) 金属电沉积装置
CN108866582A (zh) 一种电沉积法制备粗化镍箔的工艺
CN108360028B (zh) 一种利用双脉冲制备Ni/ZrO2二元梯度功能材料的方法
Shanthi et al. Study of surface morphology in DC and pulse plating of silver alloy
CN102051644B (zh) 一种含纳米Si3N4粒子的纳米结构Ni基复合电镀液及其配制方法
CN100562603C (zh) 一种铁硼合金化学镀液及其铁硼合金镀层材料和制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120111