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

本发明专利技术提供了一种镍‑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。将本发明专利技术镍‑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。

A nickel graphene oxide composite plating solution and preparation method and application thereof

The invention provides a nickel graphene oxide composite plating solution, plating solution per liter, composed of distilled water for 10 300 mg 220 260g graphene oxide, nickel sulfate, nickel chloride, 10 50g 40g 10 30g boric acid, sodium citrate, 0.5 g, 1.2 saccharin 0.7 1.5g composite additive and allowance. Also provides a preparation method of the plating solution, the nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, citric acid, sodium saccharin, composite additives were added dissolved in distilled water, then adding graphene oxide, then with a concentration of 10% 20% sodium hydroxide solution to adjust the pH value to 4.5 to 5, ultrasound in the ultrasonic power 100W the dispersion of nickel, graphene oxide composite plating solution to obtain good. The invention of nickel graphene oxide composite plating solution for electroplating on the surface of steel alloys, namely nickel graphene oxide composite coatings with good corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种镍-氧化石墨烯复合电镀溶液及其制备方法和应用
本专利技术属于材料学领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种镍-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。本专利技术提供了一种镍-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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的一种镍-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。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。利用本专利技术的一种镍-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，因此该专利技术的镍-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专利技术作进一步描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在对本专利技术的理解，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#砂纸本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈喜训，张庆辉，成旦红，徐群杰，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31