本发明专利技术提供了一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.025mol/L～0.1mol/L；锰离子源0.25mol/L～1.0mol/L；螯合剂0.03mol/L～0.1mol/L；缓冲剂20g/L～200g/L；稳定剂10g/L～50g/L；余量为溶剂。本发明专利技术还提供了一种利用该镀液制备铜锰尖晶石涂层的方法，包括以下步骤：一、除油和活化；二、电镀；三、后处理。本发明专利技术工艺简单、条件可控、镀层均匀致密，与金属件基体粘附性好，适用于沉积在固体氧化物金属连接体表面，经由氧化处理后可转变为铜锰尖晶石涂层，提高固体氧化物燃料电池服役寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学
，具体涉及一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液及其应用。
技术介绍
固体氧化物燃料电池是一种全固态化学发电装置，它在中高温下将反应物的化学能直接转化成电能，是绿色能源，对环境污染小。但其高的运行成本阻碍其推广使用，其中连接体是固体氧化物燃料电池的关键部件，并且占总成本的30％～70％，所以只要大幅降低连接体的成本，就可大大降低固体氧化物燃料电池的成本。近来，随着固体氧化物燃料电池的运行温度从1000℃降低到600℃～800℃，这使得廉价的铁素体不锈钢材料取代传统陶瓷材料制备连接体成为可能。但是铁素体不锈钢在较高温度下氧化生成的氧化产物可使接触电阻增大，并且不锈钢中的Cr挥发会造成“阴极毒化”，导致电池组性能衰减。目前解决该问题的主要方法是在不锈钢连接体表面施加导电防护涂层。其中，热稳定性好、电导率高、热膨胀系数适中的铜锰尖晶石涂层成为不锈钢连接体表面最有效的防护涂层之一，备受人们关注。目前铜锰尖晶石涂层主要的制备方法有：电沉积、浆料涂覆、丝网印刷、等离子喷涂及物理气相沉积等。其中电沉积方法是在不锈钢表面利用电镀工艺沉积铜锰合金涂层，之后合金镀层经高温氧化转变为铜锰尖晶石的方法。该方法成本低廉、涂层厚度可调、适应复杂基体形状等优点。但是在铜锰合金电镀体系中，Cu2+/Cu的标准电位为0.337VH，Mn2+/Mn的标准电位为-1.18VH，两者标准电位相差很大，并且锰是能从水溶液中可电镀金属中标准电位最负的金属，所以电镀铜锰合金难度非常大。G.
Zangari等人发现在简单的硫酸盐体系pH为2.6～2.8和6.4～6.8时能在不锈钢表面电镀Cu-Mn合金。电流密度较低时(<100mA·cm-2)，镀层是海绵状的；电流密度在150mA·cm-2～400mA·cm-2时，镀层是晶体；电流密度较大时>400mA·cm-2时，镀层趋向于非晶。其中，质量较好的镀层含Cu量为2at.％～14at.％。铜锰尖晶石中Mn1.5Cu1.5O4的热膨胀系数和电导率符合连接体涂层要求，所以铜锰尖晶石涂层中铜的摩尔含量不能低于30％，否则难以得到符合性能要求的铜锰尖晶石涂层，因此需添加合适的络合剂拉近铜锰合金沉积电位，使铜锰合金镀层中锰含量适中，镀层质量良好，所以需要专利技术一种新的铜锰合金电镀液来满足这一需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种化学性质稳定、不挥发有害气体、所用药品对环境无害的铜锰合金镀液。该镀液配制工艺简单，成本低廉；利用该镀液制备的铜锰尖晶石涂层中的铜摩尔含量不低于30％。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.025mol/L～0.1mol/L；锰离子源0.25mol/L～1.0mol/L；螯合剂0.03mol/L～0.1mol/L；缓冲剂20g/L～200g/L；稳定剂10g/L～50g/L；余量为溶剂。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.05mol/L；锰离子源0.5mol/L；螯合剂0.05mol/L；缓冲剂30g/L；稳定剂20g/L；余量为溶剂。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述铜离子源为氯化铜。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述锰离子源为氯化亚锰。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述缓冲剂为氯化铵或硼酸。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述稳定剂为溴化铵。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述溶剂为去离子水。上述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述铜锰合金镀液的pH值为3～7。另外，本专利技术还提供了一种利用上述铜锰合金镀液制备铜锰尖晶石涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、镀前处理，包括除油处理和活化处理，具体过程为：步骤101、除油处理：将碱性除油剂加热至80℃，然后将待镀金属件置于加热后的碱性除油剂中浸泡30min，取出后清洗干净并烘干；所述碱性除油剂包括以下浓度的各组分：磷酸三钠30g/L～40g/L，碳酸钠40g/L～50g/L，氢氧化钠50g/L～60g/L，硅酸钠5g/L～6g/L，余量为去离子水；步骤102、活化处理：将步骤101中除油处理后的待镀金属件置于盐酸-硝酸复合酸液中浸泡60s，然后置于质量百分比浓度为10％～20％的稀
硫酸中浸泡60s，取出后清洗干净；所述盐酸-硝酸复合酸液中HCl的质量百分比浓度为20％～30％，HNO3的质量百分比浓度为5％～10％；步骤二、电镀处理：将步骤102中活化处理后的待镀金属件置于盛装有铜锰合金镀液的镀槽中，以待镀金属件为阴极，以石墨板为阳极，在镀液温度20℃～25℃，电流密度为200mA·cm-2～700mA·cm-2的条件下电镀10min～30min，之后将电镀后的金属件取出，用去离子水清洗干净后吹干，在金属件表面得到铜锰合金镀层；步骤三、后处理：将步骤二中所述铜锰合金镀层置于管式炉中，先在氩气气氛保护，温度为800℃的条件下除氢处理2h，然后将除氢处理后的铜锰合金镀层在大气气氛，温度为800℃的条件下氧化处理2h，最终在金属件表面得到铜锰尖晶石涂层。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术铜锰合金镀液化学性质稳定，不挥发有害气体，所用药品对环境无害。2、本专利技术铜锰合金镀液配制工艺简单，成本低廉，利用该镀液制备的铜锰尖晶石涂层中的铜摩尔含量不低于30％。3、本专利技术铜锰合金镀液经电镀处理后，得到铜锰尖晶石涂层，该涂层与金属件基体的粘附性能优良。4、本专利技术工艺简单、条件可控、镀层均匀致密，与金属件基体粘附性好，适用于沉积在固体氧化物金属连接体表面，经由氧化处理后可转变为铜锰尖晶石涂层。铜锰尖晶石涂层能提高金属连接体的抗氧化性能，降低其面比电阻，提高固体氧化物燃料电池服役寿命。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为利用本专利技术实施例1铜锰合金镀液制备的铜锰合金镀层的表面SEM照片。图2为利用本专利技术实施例1铜锰合金镀液制备的铜锰尖晶石涂层的表面SEM照片。图3为利用本专利技术实施例1铜锰合金镀液制备的铜锰尖晶石涂层的截面SEM照片。具体实施方式实施例1本实施例用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液包括以下浓度的各组分：铜离子源0.05mol/L；所述铜离子源为氯化铜；锰离子源0.5mol/L；所述锰离子源为氯化锰；螯合剂0.05mol/L；所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠；缓冲剂30g/L；所述缓冲剂为氯化铵或硼酸；稳定剂20g/L；所述稳定剂为溴化铵；余量为溶剂；所述溶剂为去离子水；所述铜锰合金镀液的pH值为5。本实施例所述镀液的制备方法为：步骤一、将螯合剂加入去离子水中，混合均匀后，边搅拌边向溶有螯合剂的溶液中添加铜离子源，搅拌均匀，得到溶液A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.025mol/L～0.1mol/L；锰离子源0.25mol/L～1.0mol/L；螯合剂0.03mol/L～0.1mol/L；缓冲剂20g/L～200g/L；稳定剂10g/L～50g/L；余量为溶剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.025mol/L～0.1mol/L；锰离子源0.25mol/L～1.0mol/L；螯合剂0.03mol/L～0.1mol/L；缓冲剂20g/L～200g/L；稳定剂10g/L～50g/L；余量为溶剂。2.根据权利要求1所述的一种用于制备铜锰合金尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，包括以下浓度的各组分：铜离子源0.05mol/L；锰离子源0.5mol/L；螯合剂0.05mol/L；缓冲剂30g/L；稳定剂20g/L；余量为溶剂。3.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述铜离子源为氯化铜。4.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述锰离子源为氯化亚锰。5.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。6.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述缓冲剂为氯化铵或硼酸。7.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述稳定剂为溴化铵。8.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述溶剂为去离子水。9.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铜锰尖晶石涂层的铜锰合金镀液，其特征在于，所述铜锰合金镀液的pH值为3～7...
【专利技术属性】
技术研发人员：张慧慧，朱明，张路路，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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