CN104611744B - 一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法，其特征在于镍盐为硫酸镍0.001～0.1mol/L、氯化镍0.035～0.05mol/L和氨基磺酸镍0.005～0.5mol/L，铱盐为含结晶水的三氯化铱0.005～0.1mol/L，络合物为柠檬酸0.1～0.5mol/L，添加剂为糖精0.001～0.01mol/L、明胶0.0005～0.01mol/L、十二烷基硫酸钠0.0001～0.005mol/L、萘二磺酸钠0.0001～0.005mol/L、香豆素0.0001～0.005mol/L、对甲苯磺胺0.0001～0.005mol/L，溶于去离子水中；镀液pH为2～12，沉积温度为25～90℃，电流密度为20～100mA/cm2，沉积过程中需搅拌和氮气保护，搅拌子转速为10～1000rpm，在预处理的工件电极表面进行电化学共沉积镍铱合金，可获得成分均匀、晶粒细小、结合良好的和抗腐蚀性能优良的镍铱合金，其中铱含量为0.1～50at％，合金厚度为0.1～100μm。

Description

一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法
技术领域
本发明涉及一种镍铱合金的制备方法，尤其是涉及一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法。
背景技术
纯镍具有加工性能良好和良好的耐腐蚀性，主要用于化工、医疗、电子、货币、食品、无线电、机械制造、纺织等。镍具有良好的力学、物理和化学性能，添加适宜的元素可提高其抗氧化性、耐蚀性和高温强度。镍合金可作为电子管用材料、精密合金、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金、形状记忆合金和催化剂等。在新能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等有泛用途。电化学沉积镍合金具有较高的硬度，在空气中易钝化、不易腐蚀等特点。电沉积获得的Ni-P、Ni-W、Ni-W-P合金镀层呈现非晶结构时，具有优良的力学、耐磨及耐蚀性能。因此，镍合金镀层有可能替代传统的复杂热处理钢和硬质合金钢以减少机器和工业设备的腐蚀和磨损。
贵金属铱具有高熔点、低氧渗透率、高硬度、高温抗氧化和抗腐蚀性能，可作为高温抗氧化涂层、耐腐蚀电极和催化剂等。铱涂层可应用于导弹巡洋舰涡轮发动机、汽车及其其他气体涡轮发动机的高温结构件表面，在航空、航天、航海、石油催化等高技术领域具有广阔的应用前景。铱的制备技术主要有化学气相沉积、物理气相沉积和熔融电镀。然而，水溶液电化学沉积铱涂层的质量较差，涂层不致密、较脆等缺陷。
结合镍和铱的各自独特性质，镍铱合金可作为抗腐蚀材料、催化剂材料和高温抗氧化材料领域。1999年《Applied Catalysis A:General》杂志第180卷公开报道了利用湿法浸渍技术制备镍铱催化剂，浸渍液为IrCl4·H2O、Pb(NO3)2、(NH3)2Pt(NO2)2和Ni(NO3)2.6H2O，浸渍后，干燥，在经过600℃烘干5h可获得镍铱催化剂。由于添加了铱成分，镍铱催化剂可减少甲烷重整反应过程中碳的沉积。2007年《Journal of Fuel Chemistry and Technology》杂志第35卷公开报道了利用湿法浸渍技术制备镍铱合金催化剂，实验结果表明在300～400℃温度下镍铱合金对氨气的催化分解能力比纯镍的催化能力有明显提高。湿法浸渍工艺简单操作，但是需要较高温度分解，且获得的镍铱合金纯度较差，影响催化效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法，其特征在于镍盐、铱盐、络合物和添加剂以一定摩尔浓度溶于去离子水中，铂片为阳极，可导工件为阴极，银/氯化银/饱和的氯化钾为参比电极，在预处理的工件电极表面进行电化学共沉积镍铱合金，可获得致密的、成分均匀分布的、晶粒尺寸细小的、结合良好的和抗腐蚀性能优良的镍铱合金，其中铱含量为0.1～50at％，合金厚度为0.1～100μm。
本发明提供的是一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法，其特征在于包括下述顺序步骤：
(1)可导工件进性表面杂质油污处理，金属工件表面先经过抛光和洗涤剂超声清洗，之后烘干，然后进行稀酸清洗1-2min，在丙酮超声清洗，烘干；碳/碳复合编制材料经高温300-800℃热处理30～60min去有机杂质，在进行丙酮清洗，烘干；
(2)配10-100mL镀液，镍盐为硫酸镍0.001～0.100mol/L、氯化镍0.035～0.050mol/L和氨基磺酸镍0.005～0.500mol/L，铱盐为含结晶水的三氯化铱0.005～0.100mol/L，络合物为柠檬酸0.1～0.500mol/L，添加剂为糖精0.001～0.010mol/L、明胶0.0005～0.010mol/L、十二烷基硫酸钠0.0001～0.005mol/L、萘二磺酸钠0.0001～0.005mol/L、香豆素0.0001～0.005mol/L、对甲苯磺胺0.0001～0.005mol/L；
(3)称量的药品混合倒入玻璃容器内，添加一半镀液体积的去离子水；
(4)镀液放置于磁力搅拌器上，通过磁力搅拌子进行搅拌，充分溶解；
(5)向镀液中添加5mol/L的氢氧化钠溶液，利用pH计测试镀液的pH至2.0～12.0，在调节所需pH值的附近时，再添加剩下体积的去离子水；
(6)打开水浴槽开关，调节其温度，保持沉积温度为25～90℃；
(7)打开氮气阀，向镀液中充入氮气除氧15-30min，沉积过程中仍保持氮气充入，氮气气流速度0.5-10sccm；
(8)电化学沉积过程中需打开磁力搅拌器，搅拌子转速为10～1000rpm；
(9)接通参比电极、阳电极和工件电极，调节阳极铂片与工件电极的位置，保持其平行重叠，水平距离为0.5-1cm；
(10)打开恒电流仪电源，电流密度为20～100mA/cm2，开始进行沉积，沉积时间为10～500min；
(11)沉积结束后，关闭电源和氮气阀，收集残留镀液，清洗玻璃容器和电极。
本发明的优点在于：(1)无毒无污染；(2)用电化学工艺简便，成本低廉；(3)可应用于形状复杂的可导电基体表面沉积镍铱合金；(4)低温沉积；(5)合金厚度和成分可控；(6)可以获得有效的、致密的、连续的、成分均匀分布的镍铱合金镀层。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
图1电化学共沉积镍铱合金断裂面的扫描电子显微照片。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，1为镍铱镀层，2为工件基体材料。首先配置100mL电镀溶液三氯化铱0.01mol/L，硫酸镍0.005mol/L，氨基磺酸镍0.02mol/L，柠檬酸0.350mol/L，糖精0.010mol/L，把称量好的药品导入100mL的玻璃容器中。首先添加约70mL的离子水中进行搅拌溶解；然后在进行滴加氢氧化钠溶液，调节pH至4.0附近，再添加去离子水至90mL，使用pH计测量镀液的pH值，然后进行添加少量的氢氧化钠微调pH至5.0。基体使用铜工件2，先进行表面抛光和洗涤剂清洗，在进行硝酸清洗1min，再进行丙酮超声清洗。参考电极为Ag/AgCl/饱和的KCl，阳极为铂片，调节水浴槽温度至70℃；打开氮气阀，镀液经过氮气除氧15min，沉积过程中需填充氮气保护气，氮气气流速度保持0.5sccm；调节基体2与铂电极的位置，保持平行重叠，水平距离为0.5cm。打开磁力搅拌器，搅拌子转速为250rpm。打开恒电流仪电源，设置电流密度为20～100mA/cm2，开始进行电化学共沉积，沉积60min。沉积结束后，关闭氮气阀、水浴槽电源和恒电流电源，收集残留镀液，清洗清洗玻璃容器和电极。电化学共沉积获得的镍铱合金镀层1，其镀层1的成分为镍72at％和铱18at％，无杂质；镀层1厚度均匀，约为10μm，表面无微裂纹出现，镀层与铜基体2结合良好，无分层现象。

Claims (1)

1.一种水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法，其特征在于包括下述顺序步骤 ：
(1) 配 10-100mL 镀液，镍盐为硫酸镍 0.001～0.100mol/L、氯化镍 0.035～0.050mol/L 和氨基磺酸镍 0.005～0.500mol/L，铱盐为含结晶水的三氯化铱 0.005～0.100mol/L，络合物为柠檬酸 0.1～0.500mol/L，添加剂为糖精 0.001～0.010mol/L、明胶0.0005～0.010mol/L、十二烷基硫酸钠 0.0001～0.005mol/L、萘二磺酸钠 0.0001～0.005mol/L、香豆素 0.0001～0.005mol/L、对甲苯磺胺 0.0001～0.005mol/L，将镍盐、铱盐、络合物和添加剂以给定浓度范围内一定浓度溶于去离子水中；
(2) 铂片为阳极，可导电工件为阴极，银/氯化银/饱和的氯化钾为参比电极，可导电工件进行表面杂质油污处理，可导电工件表面先经过抛光和洗涤剂超声清洗，之后烘干，然后进行稀酸清洗 1-2min，在丙酮超声清洗，烘干；
(3) 向配置好的镀液中添加5mol/L的氢氧化钠溶液，利用 pH计测试镀液的pH至2.0～12.0，在调节所需 pH 值的附近时，再添加剩下体积的去离子水；
(4) 打开水浴槽开关，调节其温度，保持沉积温度为 25～90℃；随后打开氮气阀，向镀液中充入氮气除氧 15-30min，沉积过程中仍保持氮气充入，氮气气流速度 0.5-10sccm；在沉积过程中还需打开磁力搅拌器，搅拌子转速为 10～1000rpm；
(5) 接通参比电极、阳电极和可导电工件电极，调节阳极铂片与可导电工件电极的位置，保持其平行，平行距离为 0.5～1cm，随后打开恒电流仪电源，电流密度为20～100mA/cm2，开始进行沉积，沉积时间为10～500min；
(6) 沉积结束后，关闭电源和氮气阀，收集残留镀液，清洗玻璃容器和电极，在预处理的可导电工件电极表面可获得致密的、成分均匀分布的、晶粒尺寸细小的、结合良好的和抗腐蚀性能优良的镍铱合金，其中铱含量为0.1～50at%。
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