CN110878421B - 一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 - Google Patents
一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110878421B CN110878421B CN201811059056.9A CN201811059056A CN110878421B CN 110878421 B CN110878421 B CN 110878421B CN 201811059056 A CN201811059056 A CN 201811059056A CN 110878421 B CN110878421 B CN 110878421B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plating solution
- al2o3
- nanocomposite coating
- binary
- highly hydrophobic
- 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.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 12
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 title claims 12
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 title claims 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 52
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 26
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 20
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 17
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 10
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 4
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims 1
- 235000019263 trisodium citrate Nutrition 0.000 claims 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 claims 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 abstract description 8
- 239000003607 modifier Substances 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 7
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 3
- FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 2-oxidanylpropane-1,2,3-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O FZIPCQLKPTZZIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000006174 pH buffer Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种制备高疏水性Ni‑Co‑P‑BN(h)‑Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法。该方法简单、高效、安全、易于控制，在不使用改性剂的同时可以实现大面积制备。该方法包括以下步骤：(1)45钢基底前处理；(2)Ni‑Co‑P‑BN(h)‑Al2O3镀液的配置；(3)电化学沉积制备Ni‑Co‑P‑BN(h)‑Al2O3二元纳米复合镀层；(4)复合镀层清洗。采用本发明的方法在45钢基底制备的具有高疏水表面的Ni‑Co‑P‑BN(h)‑Al2O3二元纳米复合镀层的接触角最大达到133°，表明本发明实施例提供的Ni‑Co‑P‑BN(h)‑Al2O3二元纳米复合镀层疏水性高。
Description
技术领域
本发明属于材料表面技术领域，具体涉及一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法。
背景技术
Ni-Co-P合金镀层具有较高的硬度、优异的耐磨、耐腐蚀等特性，在农业装备、化学工业、电子工业、精密机械、航空航天工业、矿山工业和冷车工业等多种领域得到广泛的应用。复合镀层是指把一种或几种不溶性的固体颗粒与原有金属离子共沉积到工件表面所形成的一种特殊镀层。根据不同功能需求，一般包括以下三大类：(1)增强镀层自润滑性，如BN(h)、MoS2、聚四氟乙烯(PTFE)、CaF2、石墨等；(2)增强硬度以提高镀层耐磨性，如Al2O3、SiC、WC、B4C、ZrO2、TiC等；(3)提高镀层耐腐蚀性，如环氧系、苯酚系等具有较好亲和性的有机高分子颗粒。
润湿性能是固体表面的重要性能之一，它是指液体在固体表面优先于气体而铺展的能力，决定润湿性能的因素主要是固体表面微观结构和化学成分。通常表面对水的接触角大于90°为疏水表面，而表面对水的接触角大于130°被称为高疏水表面。材料表面对水的接触角越大，疏水性越好。实际研究表明，微纳米粗糙结构和低表面能是表面展现高疏水性能的核心因素。随着人们对高疏水表面的深入研究，许多制备方法不断涌现，如溶胶凝胶法、层层自组装法、模板法以及刻蚀法等等。但这些方法制备面积小，成本高，不利于工业化生产。而电沉积法具有操作简单、工艺参数易调控、对设备要求不苛刻、易于大面积制备等优点，所以近年来围绕以电沉积法制备高疏水涂层的研究逐渐成为热点。
目前，高疏水材料真正能够应用到实际场合的例子却非常少，大部分还只是停留在实验室研究阶段。高疏水表面通常需要氟树脂、硅氧烷等来降低表面自由能，这些改性剂价格昂贵、污染环境。并且，含氟材料对人体危害较大，不使用含氟材料制备高疏水材料将成为将来高疏水材料的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法。该方法简单、高效、安全、易于控制，在不需要使用改性剂的同时可以实现大面积制备。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法。其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)45钢基底前处理：工件机械打磨抛光→电净除油→弱活化→强活化；
(2)Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液的配置：主盐是硫酸镍(NiSO4·6H2O)，为电沉积过程提供镍离子；氯化镍(NiCl2·6H2O)可防止阳极钝化；硫酸钴(CoSO4·6H2O)，为电沉积过程提供钴离子；亚磷酸(H3PO3)充当还原剂的同时，提供了电沉积所需要的磷源；硼酸(H3BO3)为PH缓冲剂，维持镀液PH值的稳定性；柠檬酸(Citric Acid)为络合剂，保证电沉积反应过程的平稳进行；硫脲(Thiourea)为稳定剂，可以保证镀液的稳定性；十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂，提高纳米BN(h)、Al2O3颗粒在镀液中的悬浮量；
(3)电化学沉积制备Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层：阴极为步骤(1)处理后的45钢基底，阳极为镍板，直流电源为电沉积加工过程提供电能，镀液通过机械搅拌均匀且设置搅拌速度，控制镀液温度和电流密度；
(4)复合镀层清洗：将步骤(3)制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层用去离子水充分清洗干净，吹干装袋。
在本发明一个较佳实施案例中，步骤(1)的工件45钢基底尺寸为7mm×8mm×30mm，利用金相试样抛磨机对基底进行机械打磨抛光。在室温下，电净除油是碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s；电净液配方：NaOH 25.0g/L，NaCO3 21.7g/L，Na3PO4 50.0g/L，NaCl 2.4g/L，PH＝13。弱活化是工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；活化液配方：盐酸25g/L，NaCl 140.1g/L，PH＝0.3。强活化是工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；活化液配方：Na3C6H5O7·2H2O141.2g/L，柠檬酸94.3g/L，NiCl2·6H2O 3.0g/L，PH＝4。
在本发明一个较佳实施案例中，所述步骤(2)中Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液配置的具体步骤为：将硫酸镍(NiSO4·6H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)、硫酸钴(CoSO4·6H2O)、亚磷酸(H3PO3)、硼酸(H3BO3)、柠檬酸(Citric acid)、硫脲(Thiourea)及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在烧杯中充分搅拌溶解后得到Ni-Co-P合金镀液；分别将BN(h)、Al2O3纳米颗粒放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P基础镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，静置待用。
在本发明一个较佳实施案例中，所述步骤(3)中采用电化学法制备Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的工艺条件是：镀液温度为60℃，电流密度为5A/dm2，机械搅拌速度为300r/min，电沉积加工时间为90min。
在本发明一个较佳实施案例中，所述步骤(4)中Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层用去离子水超声清洗5min，用吹风机吹干后，装密封袋。
与现有技术相比，本发明主要的技术优势为：
(a)制备方法简单、高效、实用、安全、易于控制，反应条件温和，成本低。
(b)不需要昂贵复杂的设备仪器，在不使用改性剂的同时可以实现大面积制备。
(c)制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层不易脱落、疏水性高，在空气中放置较长时间仍具有良好的稳定性。
(d)制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层不仅具有高疏水性，同时提高了45钢基底表面的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明通过电化学法制备的高疏水Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的SEM图。
图2为Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液中，在加入0g/L的BN(h)和8g/L的纳米Al2O3时，水在Ni-Co-P-Al2O3纳米复合镀层的表面静态接触角大小。
图3为Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液中，在加入2g/L的BN(h)和6g/L的纳米Al2O3时，水在Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的表面静态接触角大小。
图4为Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液中，在加入4g/L的BN(h)和4g/L的纳米Al2O3时，水在Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的表面静态接触角大小。
图5为Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液中，在加入6g/L的BN(h)和2g/L的纳米Al2O3时，水在Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的表面静态接触角大小。
图6为Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液中，在加入8g/L的BN(h)和0g/L的纳米Al2O3时，水在Ni-Co-P-BN(h)纳米复合镀层的表面静态接触角大小。
图7为本发明制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的接触角测试实物图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
(1)将尺寸为7mm×8mm×30mm的45钢基底用不同精细的水砂纸打磨抛光，以除去45钢基底表面的氧化层，然后将打磨后的45钢基底用去离子水清洗干净，吹干。在室温下，碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s，除去基底表面油污；接着进行弱活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；最后进行强活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s。每道工序完成后均用去离子水超声清洗，吹干待用。
(2)用电子天平分别称取200g硫酸镍(NiSO4·6H2O)、20g硫酸钴(CoSO4·6H2O)、30g氯化镍(NiCl2·6H2O)、20g亚磷酸(H3PO3)、30g硼酸(H3BO3)、60g柠檬酸(Citric acid)、0.01g硫脲(Thiourea)及0.08g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓慢加入装有适量去离子水的烧杯中，搅拌均匀后得到Ni-Co-P合金镀液；用电子天平称取8g粒径为30nm的Al2O3颗粒，放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P合金镀液中，得到Ni-Co-P-Al2O3镀液，定容至1L，静置待用。
(3)电沉积法制备镀层过程中，电源的正极接镍板，负极接45钢工件，且设置电流密度为5A/dm2；使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-Al2O3镀液，设置温度为60℃；机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min。电沉积后在45钢基底得到Ni-Co-P-Al2O3纳米复合镀层，将镀层用去离子水超声清洗5min，吹干后装密封袋。
实施例2
(1)将尺寸为7mm×8mm×30mm的45钢基底用不同精细的水砂纸打磨抛光，以除去45钢基底表面的氧化层，然后将打磨后的45钢基底用去离子水清洗干净，吹干。在室温下，碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s，除去基底表面油污；接着进行弱活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；最后进行强活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s。每道工序完成后均用去离子水超声清洗，吹干待用。
(2)用电子天平分别称取200g硫酸镍(NiSO4·6H2O)、20g硫酸钴(CoSO4·6H2O)、30g氯化镍(NiCl2·6H2O)、20g亚磷酸(H3PO3)、30g硼酸(H3BO3)、60g柠檬酸(Citric acid)、0.01g硫脲(Thiourea)及0.08g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓慢加入装有适量去离子水的烧杯中，搅拌均匀后得到Ni-Co-P合金镀液；用电子天平分别称取2g粒径为50nm的BN(h)颗粒、6g粒径为30nm的Al2O3颗粒，放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P合金镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，定容至1L，静置待用。
(3)电沉积法制备镀层过程中，电源的正极接镍板，负极接45钢工件，且设置电流密度为5A/dm2；使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，设置温度为60℃；机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min。电沉积后在45钢基底得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层，将镀层用去离子水超声清洗5min，吹干后装密封袋。
实施例3
(1)将尺寸为7mm×8mm×30mm的45钢基底用不同精细的水砂纸打磨抛光，以除去45钢基底表面的氧化层，然后将打磨后的45钢基底用去离子水清洗干净，吹干。在室温下，碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s，除去基底表面油污；接着进行弱活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；最后进行强活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s。每道工序完成后均用去离子水超声清洗，吹干待用。
(2)用电子天平分别称取200g硫酸镍(NiSO4·6H2O)、20g硫酸钴(CoSO4·6H2O)、30g氯化镍(NiCl2·6H2O)、20g亚磷酸(H3PO3)、30g硼酸(H3BO3)、60g柠檬酸(Citric acid)、0.01g硫脲(Thiourea)及0.08g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓慢加入装有适量去离子水的烧杯中，搅拌均匀后得到Ni-Co-P合金镀液；用电子天平分别称取4g粒径为50nm的BN(h)颗粒、4g粒径为30nm的Al2O3颗粒，放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P合金镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，定容至1L，静置待用。
(3)电沉积法制备镀层过程中，电源的正极接镍板，负极接45钢工件，且设置电流密度为5A/dm2；使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，设置温度为60℃；机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min。电沉积后在45钢基底得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层，将镀层用去离子水超声清洗5min，吹干后装密封袋。
实施例4
(1)将尺寸为7mm×8mm×30mm的45钢基底用不同精细的水砂纸打磨抛光，以除去45钢基底表面的氧化层，然后将打磨后的45钢基底用去离子水清洗干净，吹干。在室温下，碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s，除去基底表面油污；接着进行弱活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；最后进行强活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s。每道工序完成后均用去离子水超声清洗，吹干待用。
(2)用电子天平分别称取200g硫酸镍(NiSO4·6H2O)、20g硫酸钴(CoSO4·6H2O)、30g氯化镍(NiCl2·6H2O)、20g亚磷酸(H3PO3)、30g硼酸(H3BO3)、60g柠檬酸(Citric acid)、0.01g硫脲(Thiourea)及0.08g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓慢加入装有适量去离子水的烧杯中，搅拌均匀后得到Ni-Co-P合金镀液；用电子天平分别称取6g粒径为50nm的BN(h)颗粒、2g粒径为30nm的Al2O3颗粒，放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P合金镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，定容至1L，静置待用。
(3)电沉积法制备镀层过程中，电源的正极接镍板，负极接45钢工件，且设置电流密度为5A/dm2；使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，设置温度为60℃；机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min。电沉积后在45钢基底得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层，将镀层用去离子水超声清洗5min，吹干后装密封袋。
实施例5
(1)将尺寸为7mm×8mm×30mm的45钢基底用不同精细的水砂纸打磨抛光，以除去45钢基底表面的氧化层，然后将打磨后的45钢基底用去离子水清洗干净，吹干。在室温下，碳棒接正极，工件45钢接负极，控制电源电流为1A，通电时间25s，除去基底表面油污；接着进行弱活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s；最后进行强活化，工件45钢接正极，碳棒接负极，控制电源电流为1A，通电时间30s。每道工序完成后均用去离子水超声清洗，吹干待用。
(2)用电子天平分别称取200g硫酸镍(NiSO4·6H2O)、20g硫酸钴(CoSO4·6H2O)、30g氯化镍(NiCl2·6H2O)、20g亚磷酸(H3PO3)、30g硼酸(H3BO3)、60g柠檬酸(Citric acid)、0.01g硫脲(Thiourea)及0.08g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)缓慢加入装有适量去离子水的烧杯中，搅拌均匀后得到Ni-Co-P合金镀液；用电子天平称取8g粒径为50nm的BN(h)颗粒，放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P合金镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)镀液，定容至1L，静置待用。
(3)电沉积法制备镀层过程中，电源的正极接镍板，负极接45钢工件，且设置电流密度为5A/dm2；使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-BN(h)镀液，设置温度为60℃；机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min。电沉积后在45钢基底得到Ni-Co-P-BN(h)纳米复合镀层，将镀层用去离子水超声清洗5min，吹干后装密封袋。
对本发明实施例1至实施例5制备的具有高疏水表面的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层进行接触角检测，结果见下表：
表1实施例1至实施例5制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的接触角
高疏水表面通常指表面对水的接触角大于130°，且材料表面对水的接触角越大，疏水性越好。结合图7和表1可以看出，采用本发明的方法在45钢基底制备的具有高疏水表面的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的接触角最大达到133°，表明本发明实施例提供的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层疏水性高。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照工件机械打磨抛光→电净除油→弱活化→强活化的顺序对45钢基底进行前处理；
(2)配置Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液：主盐采用硫酸镍，为电沉积过程提供镍离子；采用氯化镍防止阳极钝化；采用硫酸钴为电沉积过程提供钴离子；采用亚磷酸在充当还原剂的同时，提供电沉积所需要的磷源；采用硼酸为PH缓冲剂，维持镀液PH值的稳定性；采用柠檬酸为络合剂，保证电沉积反应过程的平稳进行；采用硫脲为稳定剂，保证镀液的稳定性；采用十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，提高纳米BN(h)、Al2O3颗粒在镀液中的悬浮量，其中，每升镀液中添加4g粒径为50nm的BN(h)颗粒、4g粒径为30nm的Al2O3颗粒；
(3)电化学沉积制备Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层：将步骤(1)处理后的45钢基底设置为阴极，阳极设置为镍板，直流电源为电沉积加工过程提供电能，镀液通过机械搅拌均匀且设置搅拌速度，控制镀液温度和电流密度；其中所采用的每升镀液组成为：200g硫酸镍、20g硫酸钴、30g氯化镍、20g亚磷酸、30g硼酸、60g柠檬酸、0.01g硫脲及0.08g十二烷基苯磺酸钠，余量为去离子水；电镀条件设置为：电流密度为5A/dm2，使用恒温水浴锅加热烧杯中的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，设置温度为60℃，机械搅拌速度为300r/min，电沉积时间为90min；
(4)复合镀层清洗：将步骤(3)制备的Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层用去离子水充分清洗干净，吹干装袋。
2.如权利要求1所述的制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法，所述步骤(1)中电净除油所使用的电净液配方：
NaOH 25.0g/L，Na2CO3 21.7g/L，Na3PO4 50.0g/L，NaCl 2.4g/L，PH＝13；弱活化液配方：盐酸25g/L，NaCl 140.1g/L，PH＝0.3；强活化液配方：Na3C6H5O7·2H2O 141.2g/L，柠檬酸94.3g/L，NiCl2·6H2O 3.0g/L，PH＝4。
3.如权利要求1所述的制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法，所述步骤(2)中Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液配置的具体步骤为：将硫酸镍、氯化镍、硫酸钴、亚磷酸、硼酸、柠檬酸、硫脲及十二烷基苯磺酸钠在烧杯中充分搅拌溶解后得到Ni-Co-P合金镀液；分别将BN(h)、Al2O3纳米颗粒放入适量去离子水中超声波分散5min并静置润湿24h，然后将润湿后的纳米颗粒悬浮液再次进行超声波分散30min，最后将分散后的纳米颗粒悬浮液加入配置好的Ni-Co-P基础镀液中，得到Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3镀液，静置待用。
4.如权利要求1所述的制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法，所述步骤(4)中Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层用去离子水超声清洗5min，用吹风机吹干后，装密封袋。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811059056.9A CN110878421B (zh) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811059056.9A CN110878421B (zh) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110878421A CN110878421A (zh) | 2020-03-13 |
| CN110878421B true CN110878421B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=69727526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811059056.9A Active CN110878421B (zh) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110878421B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111778531B (zh) * | 2020-07-29 | 2022-07-08 | 济南东方结晶器有限公司 | 一种提高结晶器铜管过钢量的耐磨复合镀液 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143489A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Ebara Udylite Kk | 電気複合めっき浴及び電気複合めっき方法 |
| CN102140659A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 西北工业大学 | 一种制备超疏水薄膜的方法 |
| CN102534732A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-04 | 湖南科技大学 | 脉冲电沉积Ni-Co-P/HBN复合镀层及其制备方法 |
| CN104005026A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法 |
| CN105921761A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-07 | 江苏大学 | 一种六方氮化硼包裹钴镍合金材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-09-06 CN CN201811059056.9A patent/CN110878421B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143489A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Ebara Udylite Kk | 電気複合めっき浴及び電気複合めっき方法 |
| CN102140659A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 西北工业大学 | 一种制备超疏水薄膜的方法 |
| CN102534732A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-07-04 | 湖南科技大学 | 脉冲电沉积Ni-Co-P/HBN复合镀层及其制备方法 |
| CN104005026A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法 |
| CN105921761A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-07 | 江苏大学 | 一种六方氮化硼包裹钴镍合金材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金世伟.电沉积Ni-P-BN(h)复合镀层制备工艺及其性能研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》.2017,(第6期),第B022-169页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110878421A (zh) | 2020-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110685003B (zh) | 一种在45钢表面制备超疏水Ni-P-Al2O3纳米复合镀层的电化学方法 | |
| CN102776548A (zh) | 钢材表面超疏水膜层的制备方法 | |
| CN106987872B (zh) | 一种金属材料表面超疏水膜的制备方法 | |
| CN105506526A (zh) | 铝合金表面Ni-SiC复合镀层的制备方法及其电镀液 | |
| CN101226800A (zh) | 一种用于烧结型钕铁硼永磁材料的表面处理方法 | |
| CN108286064A (zh) | 一种脉冲电沉积Ni-W/B4C纳米复合镀层制备方法 | |
| CN100567587C (zh) | Zn-Ni-Al2O3纳米复合镀层及其制备方法 | |
| CN104032339A (zh) | 一种控制电沉积镍钨合金涂层结构的方法 | |
| CN105506693A (zh) | 一种提高耐腐蚀性的表面镍涂层晶粒度调控方法 | |
| CN103643266A (zh) | 石油钻杆内孔壁纳米金属陶瓷电沉积复合镀层及其制备方法 | |
| CN105332010B (zh) | 一种脉冲电沉积Co/Y2O3纳米复合镀层的制备方法 | |
| CN113089036A (zh) | 一种变频功率超声电沉积纳米金属陶瓷复合层制备方法 | |
| CN107313080A (zh) | 钕铁硼产品直接电镀铜的电镀液、制备方法及电镀方法 | |
| CN104711572A (zh) | 镁合金磷酸盐/脂肪酸盐复合超疏水耐蚀膜的制备方法 | |
| CN110878421B (zh) | 一种制备高疏水性Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层的电化学方法 | |
| CN104975326B (zh) | 一种表面电沉积纳米稀土改性钴基复合镀层的制备方法 | |
| JP2017190473A (ja) | 摺動部材、摺動部材の製造方法及び摺動部材を製造するためのめっき液 | |
| CN108823619B (zh) | 一种在闭孔泡沫铝表面沉积Ni-Mo-SiC-TiN复合镀层的方法 | |
| CN111334827A (zh) | 一种超声波辅助纳米氧化铈掺杂Ni-W-TiN复合镀层及其制备方法 | |
| CN104005066A (zh) | 一种镁合金表面超疏水膜层及其制备方法和应用 | |
| CN103540970B (zh) | 一种无氰镀银的方法 | |
| CN105420775A (zh) | 一种在碳钢基体上制备La-Ni-Mo-W/GO复合沉积层的方法 | |
| CN1676674A (zh) | 含有纳米微粒的镍－磷合金基复合镀层的制备方法 | |
| CN106119914B (zh) | 一种钴锰合金电镀液及其应用 | |
| CN114016009A (zh) | 一种Ni-P-PFA-SiO2纳米复合镀层及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |