一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，以去离子水为溶剂配成电镀液，通过电化学沉积法制成；步骤为：S1、取三份去离子水，将三乙醇胺、四水合钼酸铵和铜盐溶于第一份去离子水中，得到溶液A；S2、将甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐溶于第二份去离子水中，得到溶液B；S3、将柠檬酸三钠、二价铁盐、钴盐、镍盐溶于第三份去离子水中，得到溶液C；S4、将溶液A、溶液B和溶液C混合均匀，陈化，调节溶液pH值7‑8，加热至30℃，通氮气除氧，得到电镀液；S5、石墨板作为阳极，铜基作为阴极进行电镀，得到FeCoNiCuMo高熵合金薄膜。该方法具有设备、工艺简单、生产效率高、生产成本低、安全性可靠性高等特点，适用于高熵合金薄膜的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法
本专利技术涉及新型合金薄膜材料
，具体涉及一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法。
技术介绍
高熵合金是由五个以上的元素组元按照等原子比或近等原子比合金化的固溶体相合金。高熵合金具有一些传统合金材料无法比拟的优异性能，例如高强度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性能、高热阻、高电阻等，使其在材料学领域具有很高的应用价值和前景，与大块非晶、复合材料并称为未来几十年最有发展潜力的三大热点。将高熵合金附着在基体表面形成薄膜时也会表现出像高熵合金一样的性能，制备高熵合金薄膜能够降低高熵合金制备成本，成为高熵合金广泛应用的一个突破口。高熵合金的制备方法主要有熔炼、烧结、电解，例如真空非自耗电极电弧熔炼、惰性气体气氛负压真空熔炼、电磁悬浮熔炼、放电等离子烧结、自蔓延燃烧合成、氧化物熔盐电解等。高熵合金薄膜的制备方法主要是磁控溅射法。电沉积法则是制备高熵合金薄膜多种方法中最简单快捷的方法。研究表明熔炼所得的铸态产品有着难以避免的天然的性能缺陷，例如由于热胀冷缩造成的空洞、疏松以及成分、组织不均匀等。上述制备方法需要真空、高真空环境，或者惰性气体保护气氛，同时材料合金化的过程需要高温、瞬时高能量密度。相比之下，电沉积是一种成本低、操作简便的薄膜制备方法。制备高熵合金薄膜最简单的方法是电化学沉积法。首先，电化学沉积条件温和，只需在室温或稍高于室温下进行。此外，电化学沉积可以均匀地沉积在各种结构复杂的基体上，并且可以用于在异性结构上制备高熵合金薄膜。另外，通过控制电化学沉积工艺条件(电位大小、pH值、沉积时间、沉积温度等)可以控制薄膜的元素组成和形貌结构。2008年，中山大学的姚陈忠成功地采用恒电位电化学沉积在DMF-CH3CN体系中制备了无定形非晶态高熵合金Fe13.8Co28.7Ni4.0Mn22.1Bi14.9Tm16.5薄膜。之后，在2011年，姚陈忠等人还采用同样的方式制备了具有软磁性的纳米结构NdFeCoNiMn高熵合金薄膜。目前的电沉积法制备高熵合金薄膜的镀液均采用离子液体，DMF-CH3CN(8:2)溶剂体系，属于非水溶液电镀中的有机溶剂电镀。首先，离子液体成本非常高、储存中对条件要求高。其次，因有机溶剂的电阻一般较大且金属主盐电离程度不高，故常需要添加能提高导电能力的物质。再次，有机溶剂大多数易燃且带有一定毒性，故电镀过程中安全措施极为重要。因此，该制备工艺难以实现高熵合金薄膜的工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决电化学沉积法制备高熵合金薄膜过程中采用有机溶剂作为电镀液溶剂存在的经济成本高、储存条件苛刻，需要添加能提高导电能力的物质，有机溶剂易燃，高毒性，以至难以实现高熵合金薄膜的工业化应用的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，以去离子水为溶剂配成电镀液，通过电化学沉积法制成；所述电镀液中含有如下组分：可溶性的二价铁盐、钴盐、镍盐、铜盐以及钼酸盐，柠檬酸三钠、三乙醇胺、甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐。其中，甘氨酸作为光亮添加剂；柠檬酸三钠和三乙醇胺作为络合剂，乙二醇作为增强附着力的添加剂；抗坏血酸作为抗氧化剂。优选的是，所述可溶性的二价铁盐、钴盐、镍盐、铜盐以及钼酸盐分别为七水合硫酸亚铁、六水合氯化钴、六水合氯化镍、两水合氯化铜、四水合钼酸铵，抗氧化剂为抗坏血酸，附加盐为高氯酸锂。所述电镀液中各组分含量如下：七水合硫酸亚铁4.0-4.5g/L、六水合氯化钴3.0-3.5g/L、六水合氯化镍3.0-3.5g/L、两水合氯化铜1.0-1.5g/L、四水合钼酸铵24.0-25.0g/L、柠檬酸三钠11.0-12.0g/L、三乙醇胺2.4-2.5mL/L、甘氨酸0.6-0.7g/L、乙二醇0.42-0.44mL/L、抗坏血酸1.0-1.1g/L、高氯酸锂3.0-3.5g/L。优选的是，所述FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤S1、取三份去离子水，将三乙醇胺、四水合钼酸铵和铜盐溶于第一份去离子水中，得到溶液A；步骤S2、将甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐溶于第二份去离子水中，得到溶液B；步骤S3、将柠檬酸三钠、二价铁盐、钴盐、镍盐溶于第三份去离子水中，得到溶液C；步骤S4、将溶液A、溶液B和溶液C混合均匀，陈化1-3h后，调节混合溶液pH值至7-8，再加热至30℃，同时，向该混合溶液中通氮气除氧，得到电镀液；步骤S5、采用石墨板作为阳极，铜基作为阴极，恒电位进行电镀，即得到致密的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜。进一步优选的是，所述步骤S1具体为：取三份去离子水，三份去离子水的总重量小于或等于电镀液所需的去离子水总量，先将三乙醇胺溶于第一份去离子水中，再加入四水合钼酸铵和铜盐，搅拌至溶解，得到溶液A。进一步优选的是，所述步骤S3具体为：将柠檬酸三钠溶于第三份去离子水中，再加入二价铁盐、钴盐、镍盐，搅拌溶解，得到溶液C。进一步优选的是，所述步骤S4具体为：将溶液A、溶液B和溶液C混合均匀，再加入去离子水调节混合液体积至目标体积，然后陈化1-3h，再采用氨水调节混合溶液pH值至7-8，再水浴加热至30℃，同时，向该混合溶液中通氮气15min除氧，得到电镀液；该电镀液中各组分含量如下：七水合硫酸亚铁4.0-4.5g/L、六水合氯化钴3.0-3.5g/L、六水合氯化镍3.0-3.5g/L、两水合氯化铜1.0-1.5g/L、四水合钼酸铵24.0-25.0g/L、柠檬酸三钠11.0-12.0g/L、三乙醇胺2.4-2.5mL/L、甘氨酸0.6-0.7g/L、乙二醇0.42-0.44mL/L、抗坏血酸1.0-1.1g/L、高氯酸锂3.0-3.5g/L。进一步优选的是，所述步骤S5具体为：采用石墨板作为阳极，铜基作为阴极，恒电位1.1V条件下电镀3min，然后取出，依次用乙醇，纯水冲洗，烘干，即得到致密的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜。所述电镀液中还可以加入有纳米二氧化钛，制备得到纳米二氧化钛增强FeCoNiCuMo高熵合金复合薄膜。本专利技术的有益之处在于：其一、本专利技术制备的高熵合金薄膜成分均匀，可通过调整镀液成分控制薄膜成分；也可通过热处理工艺调控薄膜微观形貌；可通过添加二氧化钛等纳米颗粒制备复合薄膜；可在铜、黄铜、碳钢、不锈钢等金属表面，导电聚合物表面及硅晶片等半导体材料表面制备高熵合金薄膜；制备的高熵合金薄膜电阻率高，且可以调控。其二、本专利技术以水为溶剂的电沉积法制备高熵合金薄膜，在水溶液中成功制备高熵合金薄膜，制备过程温度低、能耗小，大大降低了生产成本，且没有产生有毒有害物质，具有低成本、易于操作和绿色环保的特点。其三、本专利技术公开的方法具有设备、工艺简单、生产效率高、生产成本低、安全性可靠性高等特点，适用于高熵合金薄膜的工业化生产。附图说明图1、高熵合金薄膜表面形貌。图2、高熵合金薄膜截面形貌。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1制备本专利技术的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的方法，使用的电镀液中各组分含量如下：七水合硫酸亚铁4.0g/L、六水合氯化钴3.0g/L、六水合氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，以去离子水为溶剂配成电镀液，通过电化学沉积法制成；所述电镀液中包括如下组分：可溶性的二价铁盐、钴盐、镍盐、铜盐以及钼酸盐，柠檬酸三钠、三乙醇胺、甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐。

【技术特征摘要】
1.一种FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，以去离子水为溶剂配成电镀液，通过电化学沉积法制成；所述电镀液中包括如下组分：可溶性的二价铁盐、钴盐、镍盐、铜盐以及钼酸盐，柠檬酸三钠、三乙醇胺、甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐。2.如权利要求1所述的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述可溶性的二价铁盐、钴盐、镍盐、铜盐以及钼酸盐分别为七水合硫酸亚铁、六水合氯化钴、六水合氯化镍、两水合氯化铜、四水合钼酸铵，抗氧化剂为抗坏血酸，附加盐为高氯酸锂。3.如权利要求2所述的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述电镀液中各组分含量如下：七水合硫酸亚铁4.0-4.5g/L、六水合氯化钴3.0-3.5g/L、六水合氯化镍3.0-3.5g/L、两水合氯化铜1.0-1.5g/L、四水合钼酸铵24.0-25.0g/L、柠檬酸三钠11.0-12.0g/L、三乙醇胺2.4-2.5mL/L、甘氨酸0.6-0.7g/L、乙二醇0.42-0.44mL/L、抗坏血酸1.0-1.1g/L、高氯酸锂3.0-3.5g/L。4.如权利要求1-3任意一项所述的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、取三份去离子水，将三乙醇胺、四水合钼酸铵和铜盐溶于第一份去离子水中，得到溶液A；S2、将甘氨酸、乙二醇、抗氧化剂、附加盐溶于第二份去离子水中，得到溶液B；S3、将柠檬酸三钠、二价铁盐、钴盐、镍盐溶于第三份去离子水中，得到溶液C；S4、将溶液A、溶液B和溶液C混合均匀，陈化1-3h后，调节混合溶液pH值至7-8，再加热至30℃，同时，向该混合溶液中通氮气除氧，得到电镀液；S5、采用石墨板作为阳极，铜基作为阴极，恒电位进行电镀，即得到致密的FeCoNiCuMo高熵合金薄膜。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莹莹，陈钰书，唐鋆磊，张海龙，王虎，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51