CN106929887A - 一种镍‑氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镍‑氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用 Download PDF

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张庆辉
成旦红
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Abstract

本发明提供了一种镍‑氧化石墨烯复合电镀液，电镀液按每升计，由10‑300 mg氧化石墨烯、220‑260g硫酸镍、10‑50g氯化镍、40g硼酸、10‑30g柠檬酸钠、0.5‑1.2 g糖精、0.7‑1.5g复合添加剂和余量的蒸馏水组成。还提供了上述电镀液的制备方法，将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，再加入氧化石墨烯，然后用浓度为10%‑20%氢氧化钠溶液调节pH值至4.5‑5.0，再在超声功率100W下超声，即得到分散性良好的镍‑氧化石墨烯复合电镀液。将本发明镍‑氧化石墨烯复合电镀液用于在钢铁合金的表面进行电镀，即形成耐蚀性好的镍‑氧化石墨烯复合涂层。

Description

一种镍-氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种电镀溶液，具体来说是一种镍-氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用。
背景技术
金属镍具有高自腐蚀电位和良好的机械特性，通常作为一种高强度防腐涂层在冶金、机械、化工、能源、石油、航空航天和海洋工程等领域得到了广泛应用。由于单一的镍镀层在盐水和潮湿的海洋环境中容易受到氯离子的侵蚀，而无法提供更长效的防腐能力，因此在实际工程应用中往往使用镍基复合涂层。
镍基复合涂层依靠融入镍基复合涂层中异类元素和第二相粒子与金属镍协同作用来提高腐蚀抗力以满足工程对防腐性镀层的耐腐蚀性的要求。目前已报道的构成镍基复合涂层的异类元素主要包括具有潜在污染的铬和价格昂贵的钴等；第二相粒子有碳纳米管，Al2O3,SiO2,SiC等。基于已有研究表明，这些第二相粒子在某种程度虽然提高了镍涂层防护性能，但其耐蚀性提高幅度不大。因此，亟待开展新型绿色高效的镍基复合防腐涂层。
氧化石墨烯是石墨烯的一种衍生物，是一种从氧化石墨剥离而形成仅有单原子层厚度的新型绿色碳材料，具有与石墨烯类似的特殊的二维结构、高比表面积、超高的机械强度、优异的抗渗透性、高的热稳定性和化学稳定性等优良的特性，而且含有丰富的含氧官能团，使其具有在绝大多数极性溶剂中很好地分散和易与其它材料相复合的优势，故在与其它防腐涂层构建新型绿色复合涂层应用于金属防腐领域有着巨大的应用潜力。
目前，有关氧化石墨烯与其他材料复合形成复合防腐涂层的报道主要是围绕将氧化石墨烯融入到高分子材料形成复合防腐涂层的研究。如聚偏氟乙烯、醇酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂等高分子材料。尚未有关镍-氧化石墨烯复合涂层的研究。
目前制备镍基复合涂层的工艺技术包括气相沉积、喷涂、激光熔覆、化学镀、复合电沉积技术等。与其它几种技术相比，复合电沉积技术是近年来发展起来的一项新技术，是材料表面强化的一种手段，具有其独特的优点：微粒与基质金属的选用范围宽，生产设备简单，操作方便，镀层致密，且镀层厚度、组合含量在一定范围内可随意选择，易于控制。因此，采用复合电沉积技术在钢铁制品表面制备金属和氧化石墨烯的复合涂层对提高工程材料耐蚀性及其实际应用都具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种镍-氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用，所述的这种镍-氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用要解决现有技术中的钢铁合金工件耐蚀性能不佳的技术问题。
本发明提供了一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升电镀液计算，其组成和含量如下：
所述复合添加剂由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠的质量比为20：1：3。
本发明还提供了上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液的制备方法，按每升电镀液的组成和含量称取氧化石墨烯、硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂、蒸馏水；将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入氧化石墨烯，然后用浓度为10-20％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0，再在超声功率100W下超声3小时，即得到镍-氧化石墨烯复合电镀液。
本发明还提供了上述的一种镍-氧化石墨烯电镀液用于钢铁工件表面形成镍-氧化石墨烯复合涂层。
本发明还提供了上述的氧化石墨烯电镀液在钢铁工件表面形成镍-氧化石墨烯复合涂层的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)一个对钢铁合金工件的表面进行预处理的步骤，将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为10-20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；再用质量百分比浓度为10-20％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡于蒸馏水里备用；
2)一个在钢铁合金工件的表面上制备镍-氧化石墨烯复合涂层的步骤，将经过步骤1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3-7A/dm2、电镀液温度为30-50℃和连续机械搅拌条件下沉积5-10min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁工件，即通过在电沉积镍过程中，氧化石墨烯粒子随着镍原子共同沉积到镍镀层中形成镍-氧化石墨烯复合镀层，所形成的镍-氧化石墨烯复合镀层的表面呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
本发明的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，由于在纯镍电镀液中加入了化学惰性的氧化石墨烯，因此，用该镍-氧化石墨烯复合电镀液在钢铁合金工件表面施镀时，形成了致密的、纳米尺度结构的、高防腐性能的镍-氧化石墨烯复合镀镀层，解决了金属镍镀层在盐水和潮湿的海洋大气环境下耐蚀性差的问题。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。利用本发明的一种镍-氧化石墨烯复合镀液所制备的高耐蚀性镍-氧化石墨烯复合镀层成本低廉、环境影响小、设备要求不高，因此该发明的镍-氧化石墨烯复合电镀液的制备及应用满足工业化生产的需要。
附图说明
图1为对比实施例1所得的表面镀有纯镍镀层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图2为实施例2所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图3为实施例3所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图4为实施例4所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图5为实施例5所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图6为实施例5所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的镀层表面的扫描电镜图。
图7为对比实施例1所得的表面镀有纯镍镀层的钢铁合金镀件和上述实施例1，2，3，4，5所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件在3.5％(质量分数)NaCl溶液动电位极化曲线。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
对比实施例1
本实施例是以下实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的对比实施例
在本实施例中，一种无添加氧化石墨的镍电镀液，按每升镍镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，然后在搅拌条件下用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0，即得到镍电镀液。
应用对比实施例1
将对比实施列1所得的镍电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍镀层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积20min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到镍镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如1所示，从图1中可以看出在钢铁合金工件表面上形成的镍镀层呈现较为光滑平整的表面结构。
对上述所得表面镀有镍镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为对比实施例1所得的表面镀有镍镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试结果如图7所示，从图7可以看出在钢铁合金工件表面上形成的镍镀层的钢铁工件的腐蚀电位为-0.906V，其腐蚀电流为3.748×10-5A·cm-2。
实施例1
一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升镍-氧化石墨烯复合镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入氧化石墨烯，然后用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0最终在超声功率100W下超声3小时，即得到分散性良好的镍-氧化石墨烯复合电镀液。
应用实施例1
将实施列1所得的氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍-氧化石墨烯复合涂层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍-氧化石墨烯复合涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源的负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积20min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金工件。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如2所示，从图2中可以看出，不同于
对比实施例1所得的钢铁合金工件表面上形成的纯镍镀层的形貌特征，在钢铁合金工件表面上形成的镍-氧化石墨烯复合镀层表面形貌呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为实施例1所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试
结果如图7所示，从图7可以看出与对比实施例1所得的表面上形成的镍镀层的钢铁工件相比较，经实施例1所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的腐蚀电流下降低3倍，约为1.237×10-5A·cm-2；其腐蚀电位提高了182mV，达到-0.724V。腐蚀电流的降低和腐蚀电位的提高充分说明经实施例1所得的镍-氧化石墨烯复合涂层能够为钢铁合金工件提供更好的防腐能力。
实施例2
一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升镍-氧化石墨烯复合镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入一定量的氧化石墨烯，然后用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0最终在超声功率100W下超声3小时，即得到分散性良好的镍-氧化石墨烯复合电镀液。
应用实施例2
将实施列2所得的氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍-氧化石墨烯复合镀镀层涂层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍-氧化石墨烯复合涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积10min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如3所示，从图3中可以看出，不同于对比实施例1所得的钢铁合金工件表面上形成的纯镍镀层的形貌特征，在钢铁合金工件表面上形成的镍-氧化石墨烯复合镀层表面形貌呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为实施例2所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试结果如图7所示，从图7可以看出与对比实施例1所得的表面上形成的镍镀层的钢铁工件相比较，经实施例2所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的腐蚀电流下降了近4倍，约为9.259×10-6A·cm-2；其腐蚀电位提高了229mV，达到-0.677V。腐蚀电流的降低和腐蚀电位的提高充分说明经实施例2所得的镍-氧化石墨烯复合涂层能够为钢铁合金工件提供更好的防腐能力。
实施例3
一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升镍-氧化石墨烯复合镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入一定量的氧化石墨烯，然后用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0最终在超声功率100W下超声3小时，即得到分散性良好的镍-氧化石墨烯复合电镀液。
应用实施例3
将实施列3所得的氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍-氧化石墨烯复合镀镀层涂层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍-氧化石墨烯复合涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积10min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如4所示，从图4中可以看出，不同于对比实施例1所得的钢铁合金工件表面上形成的纯镍镀层的形貌特征，在钢铁合金工件表面上形成的镍-氧化石墨烯复合镀层表面形貌呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为实施例3所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试结果如图7所示，从图7可以看出与对比实施例1所得的表面上形成的镍镀层的钢铁工件相比较，经实施例3所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的腐蚀电流下降了1个数量级，约为3.472×10-6A·cm-2；其腐蚀电位提高了209mV，达到-0.697V。腐蚀电流的降低和腐蚀电位的提高充分说明经实施例3所得的镍-氧化石墨烯复合涂层能够为钢铁合金工件提供更好的防腐能力。
实施例4
一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升镍-氧化石墨烯复合镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入一定量的氧化石墨烯，然后用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0最终在超声功率100W下超声3小时，即得到分散性良好的镍-氧化石墨烯复合电镀液。
应用实施例4
将实施列4所得的氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍-氧化石墨烯复合涂层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍-氧化石墨烯复合涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积20min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如5所示，从图5中可以看出，不同于对比实施例1所得的钢铁合金工件表面上形成的纯镍镀层的形貌特征，在钢铁合金工件表面上形成的镍-氧化石墨烯复合镀层表面形貌呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为实施例4所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试结果如图7所示，从图7可以看出与对比实施例1所得的表面上形成的镍镀层的钢铁工件相比较，经实施例4所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的腐蚀电流下降了近5倍，约为8.349×10-6A·cm-2；其腐蚀电位提高了190mV，达到-0.716V。腐蚀电流的降低和腐蚀电位的提高充分说明经实施例4所得的镍-氧化石墨烯复合涂层能够为钢铁合金工件提供更好的防腐能力。
实施例5
一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，按每升镍-氧化石墨烯复合镀液计算，其组成及含量如下：
所述复合添加剂，由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，按照质量比计算，即20：1：3。
上述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液通过如下步骤的方法制备：
将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入一定量的氧化石墨烯，然后用浓度为10％氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0最终在超声功率100W下超声3小时，即得到分散性良好的镍-氧化石墨烯复合电镀液。
应用实施例5
将实施列5所得的氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面以形成镍-氧化石墨烯复合涂层的方法，具体包括如下步骤：
(1)、钢铁合金工件的表面的预处理
将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为20％的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；
然后，用质量百分比浓度为10％的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡蒸馏水里备用。
(2)、钢铁合金工件的表面上镍-氧化石墨烯复合涂层的制备
将经过步骤(1)处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3A/dm2、电镀液温度为55℃和连续机械搅拌条件下沉积20min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀镀层的钢铁合金工件。
上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金镀件的镀层表面，用扫描电子显微镜进行扫描所得的图如6所示，从图6中可以看出，不同于对比实施例1所得的钢铁合金工件表面上形成的纯镍镀层的形貌特征，在钢铁合金工件表面上形成的镍-氧化石墨烯复合镀层表面形貌呈现鹅卵石状的多晶团簇结构。
对上述所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件进行线性极化曲线测量。测量方法：电解质为质量浓度为3.5wt％NaCl溶液，采用三电极法，其中参比电极为甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极为实施例5所得的表面镀有镍-氧化石墨烯镀层的钢铁合金镀件，扫描速率为50mV/s。所得极化曲线测试结果如图7所示，从图7可以看出与对比实施例1所得的表面上形成的镍镀层的钢铁工件相比较，经实施例4所得的表面镀有镍-氧化石墨烯复合涂层的钢铁合金镀件的腐蚀电流下降了近4倍，约为9.252×10-6A·cm-2；其腐蚀电位提高了191mV，达到-0.715V。腐蚀电流的降低和腐蚀电位的提高充分说明经实施例4所得的镍-氧化石墨烯复合涂层能够为钢铁合金工件提供更好的防腐能力。
综上所述，应用本发明的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液应用于钢铁合金的表面形成米粒状团簇结构的镍-氧化石墨烯复合镀镀层能为钢铁合金镀层提供更加优异的耐蚀性能。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行详细说明，应理解的是以上所述的仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡是依据本发明的技术方案所作的任何修改、补充或者等同替换等变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镍-氧化石墨烯复合电镀液，其特征在于，按每升电镀液计算，其组成和含量如下：
氧化石墨烯 0.01-0.3g；
硫酸镍 220-260g；
氯化镍 10-50g；
硼酸 30-40g；
柠檬酸钠 10-30g；
糖精 0.5-1.2g；
复合添加剂 0.7-1.5g；
余量为蒸馏水；
所述复合添加剂由平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠组成，平平加O、一四丁炔二醇和十二烷基苯硫酸钠的质量比为20：1：3。
2.权利要求1所述的一种镍-氧化石墨烯复合电镀液的制备方法，其特征在于，按每升电镀液的组成和含量称取氧化石墨烯 、硫酸镍、氯化镍 、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂、蒸馏水；将硫酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸钠、糖精、复合添加剂依次加入蒸馏水中溶解，随后，在搅拌条件下加入氧化石墨烯，然后用浓度为10%-20% 氢氧化钠溶液调节pH值至4.5-5.0，再在超声功率100W下超声2~4小时，即得到镍-氧化石墨烯复合电镀液。
3.如权利要求1所述一种镍-氧化石墨烯电镀液用于钢铁工件表面形成镍-氧化石墨烯复合涂层。
4.权利要求1所述的氧化石墨烯电镀液在钢铁工件表面形成镍-氧化石墨烯复合涂层的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个对钢铁合金工件的表面进行预处理的步骤，将钢铁合金工件的表面依次使用280#、800#和1500#砂纸打磨，之后用去离子水冲洗以去除钢铁表面残留基体磨损剥离物和砂纸磨粒，之后0.5#金刚石研磨膏进行抛光，再用质量百分比浓度为10-20%的氢氧化钠水溶液在温度为70-80℃条件下浸泡10-15min脱脂除油，然后，依次用自来水清洗冲洗和蒸馏水清洗以获得表面平整无污染的表面；再用质量百分比浓度为10-20%的盐酸水溶液酸洗30-60s进行表面活化，再依次用自来水和蒸馏水将表面酸液冲洗干净，并最终将经过上述处理的钢铁工件浸泡于蒸馏水里备用；
2）一个在钢铁合金工件的表面上制备镍-氧化石墨烯复合涂层的步骤，将经过步骤1）处理后的钢铁合金工件和纯镍材放入镍-氧化石墨烯复合电镀液中，并分别与直流稳压稳流电源负极和正极连接，在电流密度为3-7A/dm2、电镀液温度为30-50℃和连续机械搅拌条件下沉积5-10min，取出，依次用自来水和蒸馏水进行冲洗，并用吹风机吹干或者在干燥环境下阴干，即得到表面镀有镍-氧化石墨烯复合镀层的钢铁合金工件。
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