CN110344091A - 一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法 - Google Patents

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李恒
韩双
陈岩
孙朔
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Abstract

本发明适用于材料领域，提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括：将除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，放入经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料，在脉冲电镀的时间为23~24小时，平均脉冲电流密度为1.8~3A/dm2，占空比为30%~50%，周期为1~2ms，搅拌速度为200~300r/min，电镀液的温度为50~65℃、pH值为2~3的条件下进行脉冲电镀，使阴极材料的表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层。采用上述方法得到的镍钴合金镀层呈现兼具FCC和HCP的双相结构，其表面光滑，结构致密，平整性好，无裂纹，且具有很好的耐磨性能和较高的强度、塑性。

Description

一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法
技术领域
本发明属于材料领域，尤其涉及一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法.
背景技术
镍钴合金因具有较高的强度和硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温等优异性能而被广泛应用于金属器件表面防护和用于装饰的镀层上，已成为一些零部件与装备表面镀层的主流材料。
随着科学技术的不断发展，工业行业对功能材料和结构材料的性能的要求也不断提高，例如，对金属材料防护性镀层的质量要求也不断提高。电沉积法又称电结晶过程(俗称电镀)，是指在外加电流的情况下，电镀液中的阳离子在电场的作用下定向移动到阴极附近，得电子而沉积在阴极的基体之上，从而得到不同厚度的金属薄膜(即镀层)，是目前常用的表面处理技术。通过电沉积法在材料基体上沉积形成镍钴合金镀层，从而提高材料的强度、硬度、耐磨性等物理性能的方法在国内外已有较多的研究。
但是现有的通过电沉积法在材料基体上沉积形成镍钴合金镀层的方法仍然存在诸如镀层厚度不够、表面粗糙、致密性、平整性差，耐磨性、强度和塑性较差等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，旨在解决现有的通过电沉积法在材料基体上沉积形成镍钴合金镀层的方法仍然存在诸如镀层厚度不够、表面粗糙、致密性、平整性差，耐磨性、强度和塑性较差等问题。
本发明实施例是这样实现的，一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法,包括如下步骤:
配制含钴离子的电镀液，并对所述电镀液进行除杂处理，得到除杂后的电镀液；
将所述除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，并将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀，使所述阴极材料的表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层；
其中，脉冲电镀的时间为23～24小时，平均脉冲电流密度为1.8～3A/dm2，占空比为30％～50％，周期为1～2ms，搅拌速度为200～300r/min，所述除杂后的电镀液的温度为50～65℃、pH值为2～3。
本发明实施例提供的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，采用脉冲电镀法，将经过表面处理的阴极材料的表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层，形成的镍钴合金电镀层的表面光滑，结构致密，平整性好，无裂纹，且具有很好的耐磨性能和较高的强度和塑性，耐腐蚀性和耐磨性能也有较大的提高，并且工艺流程简单，易操作；且在钴含量为70％(质量分数)时呈现出含有面心立方和密排六方晶体结构的双相结构，同时晶粒尺寸在200～400nm之间，符合超细晶范畴。
附图说明
图1是采用本发明实施例1提供的方法制得的镍钴合金镀层的表面SEM图；
图2是采用本发明实施例1提供的方法制得的镍钴合金镀层的表面TEM图；
图3是采用本发明实施例1提供的方法制得的镍钴合金镀层的高分辨表面TEM图；
图4是采用本发明实施例2提供的方法制得的镍钴合金镀层的表面SEM图；
图5是采用本发明实施例2提供的方法制得的镍钴合金镀层的表面TEM图；
图6是采用本发明实施例2提供的方法制得的镍钴合金镀层的高分辨表面TEM图；
图7是本发明实施例提供的不同含钴量的镍钴合金镀层的XRD图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括如下步骤：
配制含钴离子的电镀液，并对所述电镀液进行除杂处理，得到除杂后的电镀液；
将所述除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，并将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀，使所述阴极材料的表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层；
其中，脉冲电镀的时间为23～24小时，平均脉冲电流密度为2.5～3A/dm2，占空比为30％～50％，周期为1～2ms，搅拌速度为200～300r/min，所述除杂后的电镀液的温度为50～65℃、pH值为2～3。
在本发明实施例中，含钴离子的电镀液由以下步骤制得：
称取硫酸镍、硫酸钴、氯化镍、硼酸、氯化钠，备用；
分别将硫酸镍、氯化镍、氯化钠和硫酸钴加入到事先准备好的装有去离子水的烧杯中，加热搅拌使其溶解；
将硼酸加入到装有煮沸的去离子水的烧杯中，搅拌使其完全溶解，并将得到的硼酸溶液迅速倒入上述溶液中，得到所述电镀液。
其中，制得的电镀液中各组分的浓度为：硫酸镍75～85g/L、硫酸钴55～60g/L、氯化镍55～60g/L、硼酸50～60g/L、氯化钠10～20g/L。
在本发明实施例中，对制得的电镀液进行除杂处理，可以去除电镀液中的难溶或不溶杂质，提高电镀液纯度，从而提高电镀层的表面平整性。
具体的，对所述电镀液进行除杂处理，得到除杂后的电镀液的步骤，包括：向所述电镀液加入活性炭，并在室温下进行磁力搅拌吸附3～4小时，再除去其中的活性炭，得到初步除杂的电镀液；将所述初步除杂的电镀液置于直流电流作用下电解8～10小时，得到除杂后的电镀液。
活性炭是一种黑色多孔固体炭质，其具有很好的吸附能力，能够吸附电镀液中的难溶或不溶杂质，如称量药品时混入的灰尘细沙和药品中本就有的不溶性小颗粒等。
在本发明实施例中，可通过真空抽滤机将电镀液中残留的活性炭去除。
在本发明实施例中，对初步除杂的电镀液进一步进行电解除杂，可提高电镀液的纯度，从而进一步保证了电镀层的纯度和表面平整性。
更为优选的，向所述电镀液加入活性炭，并在室温下进行磁力搅拌吸附3小时，再除去其中的活性炭，得到初步除杂的电镀液；将所述初步除杂的电镀液置于直流电源作用下电解8小时，得到除杂后的电镀液。
在本发明实施例中，可在正式电镀前，可通过预镀(试镀)试验来确定电流密度、pH、阴离子型表面活性剂的添加量范围等电镀条件，从而能够节省时间，优化电镀工艺参数，进而节省电镀成本。
具体地，可先用量筒量取250mL的电镀液置于267mL的霍尔槽中，通过霍尔槽中的加热棒加热，使得电镀液的温度升至50～65℃。
然后，将表面经过处理洗净的特定的用于霍尔槽试验的铜片放到霍尔槽中，接上电源，加入阴离子型表面活性剂，调节电镀液体系的pH值在2～3之间。
开始试镀，试镀电流为直流且恒定为1A，在试镀过程中对电镀液进行搅拌，使电镀液的浓度分布均匀，试镀时间为10min。
将试镀完的铜片用去离子水洗净后吹干，观察其表面是否有较大面积的光亮区域，四周是否有翘起的情况，并根据其表面的光亮区域面积和四周的翘角情况来判断镀层中应力的大小，从而确定阴离子型表面活性剂的添加量与电镀液的pH范围是否适合。
假如上述试镀完的铜片四角有较大的翘起或其表面不够光亮，那么重新换250mL的电镀液，重复上述试镀步骤，不断地改变阴离子型表面活性剂的用量和pH大小，直至确定最合适的用量和pH值范围。
经试镀试验验证可知，阴离子型表面活性剂的用量为0.5～0.7g/L，pH值为2～3时，可在铜片上电镀形成表面光亮且四角基本无翘起的镀层。
在本发明实施例中，在将所述除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，并将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀，使所述阴极材料表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层的步骤之前，还包括：
对所述可溶性镍板进行打磨处理，并采用碱洗液和酸洗液对可溶性镍板进行表面清洗处理，得到经表面处理的可溶性镍板；对所述阴极材料进行表面氧化层去除处理，并采用碱洗液和酸洗液进行表面清洗处理；得到经表面处理的阴极材料。
在本发明实施例中，阳极板采用的是纯度为99.99％以上的可溶性镍板，阴极材料可采用尺寸为10cmX10cm的Q235低碳钢板。为了保证电镀层的纯度和表面平整性，需要在电镀前对阳极板和阴极材料进行表面处理，以去除它们表面上的氧化层或杂质等。
由于低碳钢表面容易生锈，所以在电镀之前需要去除去表面的氧化层。具体的处理步骤可为：
用金相砂纸对所述阴极材料进行打磨去除其表面氧化层，再放入70℃～80℃的碱洗液中超声10～15分钟，去除其表面的油脂杂质；将所述阴极材料取出并放入70℃～80℃的去离子水中超声2～3分钟，去除残留在其表面的碱洗液；将所述阴极材料取出并放入酸洗液中超声45～90秒，去除其表面的锈蚀和进行表面活化处理，完成对阴极材料的表面处理。
优选的，可依次采用80目、220目、400目、600目和800目的金相砂纸对阴极材料的表面进行打磨处理，以去除其表面氧化层。
在本发明实施例中，上述碱洗液中含有以下浓度的各组分：Na2CO3 40g/L、NaOH60g/L、Na3PO4 70g/L和Na2SiO3 10g/L；上述酸洗液为体积份数为10％的稀H2SO4溶液。
在本发明实施例中，对阴极材料进行表面处理时采用超声震荡清洗工艺，能够达到更好的洗涤效果。
在本发明的一个实施例中，所采用的可溶性镍板和阴极材料(如，低碳钢)的规格均为20㎝×10㎝×0.2㎝。
在本发明的优选实施例中，将所述经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入电镀容器中，调整两者的电极间距为15～25cm，以防止开始电镀时电流过大，容易使样品表面‘烧焦’变黑，进行脉冲电镀。
在本发明实施例中，上述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
在本发明的优选实施例中，可先将十二烷基硫酸钠用少量的去离子水调成浆糊状，然后再向其中倒入煮沸的去离子水，并置于电热炉上加热搅拌25分钟，使其充分溶解，最后再加入到盛装有除杂后的电镀液的电镀容器中，搅拌混合均匀。
在本发明实施例中，经上述方法制得的镍钴合金镀层的厚度为200～300μm。
本发明实施例提供的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法相较于传统的直流电镀镍钴合金的方法，具有以下优异性能：①镀层结构致密、导电率高；②可降低浓差极化，提高阴极的电流密度；③可减小或消除氧脆，改善镀层的物理和机械性能；④可减少阴离子型表面活性剂的用量，减少镀层中杂质，提高镀层的纯度；⑤可减少孔隙率，提高镀层的防护性能。
以下通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1、
本实施例提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括以下步骤：
配制含钴离子的电镀液:用去离子水配制含有硫酸镍75g/L、氯化镍55g/L、硫酸钴55g/L、硼酸50g/L、氯化钠15g/L的电镀液6L，其中5L用于正式电镀，1L用于试镀。
向上述配制好的电镀液投入30g活性炭，并在室温下采用磁力搅拌搅拌吸附3小时，然后，通过真空抽滤机抽滤去除残留的活性炭。
将抽滤完的电镀液在平均电流为0.1A的直流电源下进行电解吸附除杂，阴极采用的是折成波纹状的薄的钢板，电解8h。
将打磨至800目的Q235低碳钢放入到75℃碱洗液中在超声频率为30kHz的超声机中超声12min进行除污除油处理，然后，将Q235低碳钢放入到75℃的去离子水中超声处理2min(f＝30kHz)，以除去残留在Q235低碳钢基体表面的碱洗液，最后将处理过的Q235低碳钢基体放入体积分数10％的稀硫酸中超声清洗60s左右，以除去Q235低碳钢基体表面的锈迹及进行表面活化，得到经表面处理的Q235低碳钢基体。
取5L上述除杂后的电镀液于电镀容器中，按照预镀试验阶段确定的十二烷基硫酸钠的用量，向上述电镀液中加入相应量的十二烷基硫酸钠使电镀液中的十二烷基硫酸钠的浓度达到0.5g/L，同时将经过表面处理的Q235低碳钢基体放入该电镀容器中开始电镀。电镀条件为：单脉冲电镀，平均电流2.0A，ton＝0.8ms，toff＝1.2ms，占空比40％，电镀时间24h，电镀期间保持电镀液的温度为60℃，pH值稳定在2.5，电镀结束后，用去离子水冲净后，吹干，并测得Q235低碳钢基体上的镀层厚度为200μm。
实施例2、
本实施例提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括以下步骤：
配制含钴离子的电镀液:用去离子水配制含有硫酸镍85g/L、氯化镍60g/L、硫酸钴60g/L、硼酸60g/L、氯化钠15g/L的电镀液6L，其中5L用于正式电镀，1L用于试镀。
向上述配制好的电镀液投入30g活性炭，并在室温下采用磁力搅拌搅拌吸附3小时，然后，通过真空抽滤机抽滤去除残留的活性炭。
将抽滤完的电镀液在平均电流为0.1A的直流电源下进行电解吸附除杂，阴极采用的是折成波纹状的薄的钢板，电解8h。
将打磨至800目的Q235低碳钢放入到80℃碱洗液中在超声频率为40kHz的超声机中超声15min进行除污除油处理，然后，将Q235低碳钢放入到80℃的去离子水中超声处理3min(f＝40kHz)，以除去残留在Q235低碳钢基体表面的碱洗液，最后将处理过的Q235低碳钢基体放入体积分数10％的稀硫酸中超声清洗90s左右，以除去Q235低碳钢基体表面的锈迹及进行表面活化，得到经表面处理的Q235低碳钢基体。
取5L上述除杂后的电镀液于电镀容器中，按照预镀试验阶段确定的十二烷基硫酸钠的用量，向上述电镀液中加入相应量的十二烷基硫酸钠，使电镀液中的十二烷基硫酸钠的浓度达到0.7g/L，同时将经过表面处理的Q235低碳钢基体放入该电镀容器中开始电镀。电镀条件为：单脉冲电镀，平均电流1.8A，ton＝1.0ms，toff＝1.0ms，占空比50％，电镀时间24h，电镀期间保持电镀液的温度为65℃，pH值稳定在2，电镀结束后，用去离子水冲净后，吹干，并测得Q235低碳钢基体上的镀层厚度为250μm。
实施例3、
本实施例提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括以下步骤：
配制含钴离子的电镀液:用去离子水配制含有硫酸镍70g/L、氯化镍60g/L、硫酸钴60g/L、硼酸55g/L、氯化钠15g/L的电镀液6L，其中5L用于正式电镀，1L用于试镀。
向上述配制好的电镀液投入30g活性炭，并在室温下采用磁力搅拌搅拌吸附3小时，然后，通过真空抽滤机抽滤去除残留的活性炭。
将抽滤完的电镀液在平均电流为0.1A的直流电源下进行电解吸附除杂，阴极采用的是折成波纹状的薄的钢板，电解8h。
将打磨至800目的Q235低碳钢放入到70℃碱洗液中在超声频率为35kHz的超声机中超声10min进行除污除油处理，然后，将Q235低碳钢放入到70℃的去离子水中超声处理3min(f＝40kHz)，以除去残留在Q235低碳钢基体表面的碱洗液，最后将处理过的Q235低碳钢基体放入体积分数10％的稀硫酸中超声清洗45s左右，以除去Q235低碳钢基体表面的锈迹及进行表面活化，得到经表面处理的Q235低碳钢基体。
取5L上述除杂后的电镀液于电镀容器中，按照预镀试验阶段确定的十二烷基硫酸钠的用量，向上述电镀液中加入相应量的十二烷基硫酸钠，使电镀液中的十二烷基硫酸钠的浓度达到0.6g/L同时将经过表面处理的Q235低碳钢基体放入该电镀容器中开始电镀。电镀条件为：单脉冲电镀，平均电流2.2A，ton＝0.3ms，toff＝0.7ms，占空比30％，电镀时间24h，电镀期间保持电镀液的温度为50℃，pH值稳定在3，电镀结束后，用去离子水冲净后，吹干，并测得Q235低碳钢基体上的镀层厚度为300μm。
实施例4、
本实施例提供了一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，包括以下步骤：
配制含钴离子的电镀液:用去离子水配制含有硫酸镍80g/L、氯化镍55g/L、硫酸钴55g/L、硼酸60g/L、氯化钠10g/L的电镀液6L，其中5L用于正式电镀，1L用于试镀。
向上述配制好的电镀液投入30g活性炭，并在室温下采用磁力搅拌搅拌吸附4小时，然后，通过真空抽滤机抽滤去除残留的活性炭。
将抽滤完的电镀液在平均电流为0.1A的直流电源下进行电解吸附除杂，阴极采用的是折成波纹状的薄的钢板，电解10h。
将打磨至800目的Q235低碳钢放入到80℃碱洗液中在超声频率为35kHz的超声机中超声10min进行除污除油处理，然后，将Q235低碳钢放入到80℃的去离子水中超声处理2min(f＝40kHz)，以除去残留在Q235低碳钢基体表面的碱洗液，最后将处理过的Q235低碳钢基体放入体积分数10％的稀硫酸中超声清洗60s左右，以除去Q235低碳钢基体表面的锈迹及进行表面活化，得到经表面处理的Q235低碳钢基体。
取5L上述除杂后的电镀液于电镀容器中，按照预镀试验阶段确定的十二烷基硫酸钠的用量，向上述电镀液中加入相应量的十二烷基硫酸钠，使电镀液中的十二烷基硫酸钠的浓度达到0.65g/L，同时将经过表面处理的Q235低碳钢基体放入该电镀容器中开始电镀。电镀条件为：单脉冲电镀，平均电流3.0A，ton＝0.4ms，toff＝0.6ms，占空比40％，电镀时间24h，电镀期间保持电镀液的温度为65℃，pH值稳定在2.5，电镀结束后，用去离子水冲净后，吹干，并测得Q235低碳钢基体上的镀层厚度为265μm。
通过采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对上述实施例1和2的镀件的镀层进行表面微观形貌分析，实施例1的检测的结果如图1～3所示，实施例2的检测结果如图4～6所示。
通过EDS能谱分析可知，实施例1中所得到的镍钴合金镀层中钴含量为80％，实施例2中所得到的镍钴合金镀层的钴含量为50％。
由图1～6的检测结果可以得知，随着钴含量的增加，镀层的表面形貌由倒金字塔型转变为树枝状，尺寸在2～8微米左右，在此过程中，镀层由单一的FCC结构转变为FCC和HCP双相混合结构。同时随着钴含量的增加，样品出现了纳米孪晶和层错等微观结构，不仅孪晶密度增大，而且其片层厚度也在逐渐的降低。孪晶结构的出现，可能与钴元素的加入有关。由于钴元素具有较低的层错能，其大量的加入势必会导致合金镀层中堆垛层错能的降低，进而有利于孪晶结构的形成。
通过对含有不同钴含量的镍钴合金镀层采用X射线衍射(XRD)表面测试，测试结果如图7所示。
从图7的测试结果可以看出，当镍钴合金镀层中钴含量在20％(质量分数)时，镀层只呈现出FCC单相结构，即面心立方结构，随着钴含量的不断增加，镀层的表面逐渐出现纳米孪晶和第二相结构。当电镍钴合金镀层中钴含量为70％(质量分数)时呈现出含有面心立方和密排六方晶体结构的双相结构，同时晶粒尺寸在200-400nm之间，满足超细晶范畴。当镍钴合金镀层中钴含量为80％(质量分数)时，密排六方晶体结构相含量增加，样品转变为树枝状，尺寸在2～8微米左右。
通过对上述实施例1～4制得的镍钴合金镀层低碳钢，以无镍钴合金电镀层的低碳钢作为对比例进行以下性能测试，各项性能的测试结果如下表1所示：
测试的性能指标：
厚度：采用型号为XULM-PCB费希尔膜厚仪测试。
强度：即镀层结合力，参考SJ1282-77中划痕法的测试标准，经测试的样品无脱镍现象存在。
耐磨性：参考JIS H8503-1989金属镀层的耐磨性试验。
维氏硬度：参考GB/T4340.4-2009金属材料维氏硬度试验第4部分。
镀层致密性、平整性和表现粗糙度：用6倍放大镜在自然光照下直接用肉眼观察。
表1
从上表1的测试结果可以得出，采用本发明实施例提供的方法可在阴极材料(如低碳钢)基体上电镀一层厚度为200～300μm的镍钴合金镀层，其磨损率相较于无镀层的低碳钢明显要小，而磨损率越小，则表明材料的耐磨性越好；强度是无镀层低碳钢的2.45～3.25倍，硬度相较于无镀层低碳钢有了显著的提高，且镀层的表面平整致密光滑。由此可见，采用本发明实施例提供的方法可以阴极材料基体上电镀一层厚度为200～300微米，外观平整光滑致密的镍钴合金金属镀层，可显著提高阴极材料的强度、硬度、耐磨性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
配制含钴离子的电镀液，并对所述电镀液进行除杂处理，得到除杂后的电镀液；
将所述除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，并将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀，使所述阴极材料的表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层；
其中，脉冲电镀的时间为23~24小时，平均脉冲电流密度为1.8~3A/dm2，占空比为30%~50%，周期为1~2ms，搅拌速度为200~300r/min，所述除杂后的电镀液的温度为50~65℃、pH值为2~3。
2.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述对所述电镀液进行除杂处理，得到除杂后的电镀液的步骤，包括：
向所述电镀液加入活性炭，并在室温下进行磁力搅拌吸附3~4小时，再除去其中的活性炭，得到初步除杂的电镀液；
将所述初步除杂的电镀液置于直流电流作用下电解8~10小时，得到除杂后的电镀液。
3.如权利要求2所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述向所述电镀液加入活性炭，并在室温下进行磁力搅拌吸附3~4小时，再除去其中的活性炭，得到初步除杂的电镀液的步骤，具体包括：
向所述电镀液加入活性炭，并在室温下进行磁力搅拌吸附3小时，再除去其中的活性炭，得到初步除杂的电镀液；
所述将所述初步除杂的电镀液置于直流电流作用下电解8~10小时，得到除杂后的电镀液的步骤，具体包括：
将所述初步除杂的电镀液置于直流电流作用下电解8小时，得到除杂后的电镀液。
4.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，在将所述除杂后的电镀液加入电镀容器中，加入阴离子型表面活性剂，并将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀，使所述阴极材料表面上沉积形成含有纳米孪晶和层错的双相结构的镍钴合金镀层的步骤之前，还包括：
对所述可溶性镍板进行打磨处理，并采用碱洗液和酸洗液对可溶性镍板进行表面清洗处理，得到经表面处理的可溶性镍板；
对所述阴极材料进行表面氧化层去除处理，并采用碱洗液和酸洗液进行表面清洗处理；得到经表面处理的阴极材料。
5.如权利要求4所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，对所述阴极材料进行表面氧化层去除处理，并采用碱洗液和酸洗液进行表面清洗处理；得到经表面处理的阴极材料的步骤，包括：
用金相砂纸对所述阴极材料进行打磨去除其表面氧化层，再放入70℃~80℃的碱洗液中超声10~15分钟；
将所述阴极材料取出并放入70℃~80℃的去离子水中超声2~3分钟；
将所述阴极材料取出并放入酸洗液中超声45~90秒，完成对阴极材料的表面处理。
6.如权利要求4所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述碱洗液中含有以下浓度的各组分：Na2CO3 40g/L、NaOH 60g/L、Na3PO4 70g/L和Na2SiO3 10g/L；
所述酸洗液为体积份数为10%的稀H2SO4溶液。
7.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述将经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入所述电镀容器中进行脉冲电镀的步骤，包括：
将所述经过表面处理的可溶性镍板和阴极材料放入电镀容器中，调整两者的电极间距为15~25cm，进行脉冲电镀。
8.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述镍钴合金镀层的厚度为200~300μm。
9.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
10.如权利要求1所述的在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法，其特征在于，所述阴极材料为尺寸为10cmX10cm的低碳钢板。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11053577B2 (en) 2018-12-13 2021-07-06 Unison Industries, Llc Nickel-cobalt material and method of forming
CN113564647A (zh) * 2021-07-12 2021-10-29 上海大学 一种提高铜基体镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法
CN114016098A (zh) * 2021-10-21 2022-02-08 电子科技大学 一种PCB用覆铜板电镀Ni-Co-Ce薄膜镀液及薄膜制备方法
CN115446312A (zh) * 2022-11-10 2022-12-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 镍合金镀层强化的杂化多孔层状材料及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101144172A (zh) * 2007-07-20 2008-03-19 哈尔滨工程大学 一种具有高耐蚀性纳米孪晶镍镀层及其制备方法
EP1903120A2 (en) * 2006-09-21 2008-03-26 Tyco Electronics Corporation Nickel based alloy comprising cobalt and rhenium disulfide and method of applying it as a coating
CN102260891A (zh) * 2011-07-04 2011-11-30 中国地质大学（武汉） 双脉冲电沉积纳米晶镍钴合金的方法
CN106987863A (zh) * 2017-03-15 2017-07-28 吉林大学 单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1903120A2 (en) * 2006-09-21 2008-03-26 Tyco Electronics Corporation Nickel based alloy comprising cobalt and rhenium disulfide and method of applying it as a coating
CN101144172A (zh) * 2007-07-20 2008-03-19 哈尔滨工程大学 一种具有高耐蚀性纳米孪晶镍镀层及其制备方法
CN102260891A (zh) * 2011-07-04 2011-11-30 中国地质大学（武汉） 双脉冲电沉积纳米晶镍钴合金的方法
CN106987863A (zh) * 2017-03-15 2017-07-28 吉林大学 单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李松: "电沉积纳米结构镍钴合金的制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11053577B2 (en) 2018-12-13 2021-07-06 Unison Industries, Llc Nickel-cobalt material and method of forming
GB2580534B (en) * 2018-12-13 2021-11-03 Unison Ind Llc Nickel-cobalt material and method of forming
US11591684B2 (en) 2018-12-13 2023-02-28 Unison Industries, Llc Nickel-cobalt material and method of forming
CN113564647A (zh) * 2021-07-12 2021-10-29 上海大学 一种提高铜基体镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法
CN114016098A (zh) * 2021-10-21 2022-02-08 电子科技大学 一种PCB用覆铜板电镀Ni-Co-Ce薄膜镀液及薄膜制备方法
CN115446312A (zh) * 2022-11-10 2022-12-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 镍合金镀层强化的杂化多孔层状材料及其制备方法与应用
CN115446312B (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 镍合金镀层强化的杂化多孔层状材料及其制备方法与应用

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