一种制备钴锰尖晶石涂层的方法技术

本发明专利技术涉及一种钴锰尖晶石涂层的制备方法。本发明专利技术采用电镀沉积

【技术实现步骤摘要】
一种制备钴锰尖晶石涂层的方法


[0001]本专利技术属于表面涂层材料制备
，具体涉及一种锰钴尖晶石涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池以其能量转化效率高，燃料气体适应性强，对环境的污染小等优点成为新一代的热能转换装置。随着中温SOFC技术的不断成熟，金属连接体取代昂贵的陶瓷连接体成为可能。与其他连接体材料相比，铁素体不锈钢作为连接体材料具有良好的导电导热能力，加工成本低，机械性能高等优点，但在氧化过程中存在抗氧化能力不足，以及Cr元素挥发，导致阴极毒化等缺点限制了它的应用。为了抑制Cr挥发提高铁素体不锈钢的抗氧化性能，采用电泳电镀沉积的方法在铁素体不锈钢表面施加保护涂层，改善了氧化膜的稳定性以及相邻组件的兼容性。与其他涂层相比，尖晶石涂层具有良好的导电能力，具有很好的吸收Cr的能力，能够抑制Cr的挥发，与连接体材料的热膨胀系数相匹配，是一种非常好的连接体保护涂层。目前，尖晶石涂层的制备方法主要有磁控溅射，溶胶凝胶法，喷涂法，丝网印刷法，电镀电泳沉积法等。其中，磁控溅射法成本高，没办法大批量生产并且容易产生裂纹；溶胶凝胶法，喷涂法，丝网印刷法制备的尖晶石疏松，多孔，致密性差。由于Co,Mn沉积电位相差较大，很难实现共沉积，所以采用先预镀一层金属钴，然后电泳沉积四氧化三锰再电镀Co的方法获得合金涂层。此方法成本低廉，可以在常温下进行，为尖晶石涂层的制备提供可能性。

技术实现思路

[0003]（一）要解决的技术问题为解决以上问题，本专利技术提供了一种制备锰钴尖晶石的方法，通过电镀沉积电泳沉积的方法，解决了现有技术工艺成本高，稳定性能差，操作复杂等缺点。
[0004]（二）技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种钴锰尖晶石涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴
采用电镀沉积法在金属基体表面预沉积一层金属钴；
⑵
采用电泳沉积的方法在步骤
⑴
所得镀Co层表面电泳沉积四氧化三锰；
⑶
采用电镀沉积法在步骤
⑵
所得电泳层上再次电镀金属钴，获得Co-Mn3O4复合涂层；
⑷
将步骤
⑶
所述Co-Mn3O4复合涂层在含氧气氛中进行高温氧化处理，即在金属基体表面获得钴锰尖晶石涂层。
[0005]所述的制备方法，其特征在于，步骤
⑴
包括：预镀时间为5～300s，预镀温度为30～60℃，预镀pH为4～6，预镀电流密度为7.5~22.5mA/cm2。
[0006]步骤
⑵
包括：电泳沉积法所用的电泳液组成为四氧化三锰50-150g/L,乙醇125-500mL,分散剂碘0.3-1.5g/L，电泳沉积时间5～300s，电泳沉积温度为30～50℃。
[0007]步骤
⑶
包括：电镀时间为5～10min，电度温度为30～60℃，电镀pH为4～6，电镀电流密度为7.5～22.5mA/cm2。
[0008]步骤
⑷
包括：高温氧化处理温度为600～800℃，氧化时间不低于10小时。
[0009]（三）有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术采用先预镀，后电泳，再电镀的技术，再经氧化处理得锰钴尖晶石涂层的方法，预镀过程向基体表面镀了一薄层金属，使后续电泳沉积和电镀沉积的结合力更好，本专利技术的工艺简单成本低廉，并且对设备要求不高，所制备的合金涂层平整均匀，尖晶石涂层与基体的结合力良好，具有良好的导电性和导热性。
附图说明
[0010]图1为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层相结构分析（XRD）谱图图2为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面形貌图图3为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面O元素EDS线扫描图4 为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面Fe元素EDS线扫描图5为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面Mn元素EDS线扫描图6为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面Co元素EDS线扫描图7为实施例2中pH=5条件下的Co-Mn3O4复合涂层断面Cr元素EDS线扫描
具体实施方式
[0011]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0012]本实施例采用430铁素体不锈钢作为制备尖晶石的基体材料，基体尺寸为15
㎜×
10
㎜×2㎜
。利用水磨砂纸依次经过240#，400#，600#，800#，1000#，2000#对其进行打磨，之后采用无水丙酮进行除油，将基体置于盛有丙酮的烧杯中超生5-30min，风干。在40-60℃含5-20%的Na2CO3溶液中对基体碱洗5-15min,取出用去离子水冲洗干净，吹干。电镀前将基体浸入含5-15%的H2SO4溶液中并轻轻搅动10-60s，然后用去离子水清洗干净，吹干。电镀过程是在双电极体系下进行的，阳极为纯钴板，阴极为430铁素体不锈钢基体。电镀液组成为：40g/LCoSO4·
7H2O，10g/LCoCl2·
6H2O，15g/LH3BO3，10g/L柠檬酸钠，2g/L糖精钠，0.2g/L十二烷基硫酸钠。pH为4-6，电流密度为7.5～22.5mA/cm2，温度为30～60℃，预镀时间为5~300s。预镀之后进行电泳沉积四氧化三锰，电泳过程是在双电极体系下进行的，阳极为不锈钢板，阴极为预镀Co后的430铁素体不锈钢基体。电泳沉积法所用的电泳液组成为四氧化三锰5-40g/L,乙醇125-500mL,分散剂碘0.3-3g/L。其中四氧化三锰粉末采用球磨机湿法研磨两次，从而得到四氧化三锰纳米粒子，电泳沉积时间5-300s，电泳沉积温度为30～50℃。电泳沉积四氧化三锰之后，再进行电镀，其过程与预镀过程相同，电镀时间为5～60min，其他条件保持不变，得到电泳电镀沉积后的样品。将样品在800℃无氧气氛中氧化10小时，得到锰钴尖晶石涂层。
[0013]以下举出根据上述方法制备的带涂层的金属基体的具体实施例。
[0014]实施例1
本实施例采用430铁素体不锈钢作为制备尖晶石的基体材料，基体尺寸为15
㎜×
10
㎜×2㎜
。利用水磨砂纸依次经过240#，400#，600#，800#，1000#，2000#对其进行打磨，之后采用无水丙酮进行除油，将基体置于盛有丙酮的烧杯中超生5min，风干。在40℃含5%的Na2CO3溶液中对基体碱洗5min,取出用去离子水冲洗干净，吹干。电镀前将基体浸入含5-15%的H2SO4溶液中并轻轻搅动10s，然后用去离子水清洗干净，吹干。电镀过程是在双电极体系下进行的，阳极为纯钴板，阴极为430铁素体不锈钢基体。电镀液组成为：40g/LCoSO4·
7H2O，10g/LCoCl2·
6H2O，15g/LH3BO3，10g/L柠檬酸钠，2g/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴锰尖晶石涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
⑴
采用电镀沉积法在金属基体表面预沉积一层金属钴；
⑵
采用电泳沉积的方法在步骤
⑴
所得镀Co层表面电泳沉积四氧化三锰；
⑶
采用电镀沉积法在步骤
⑵
所得电泳层上再次电镀金属钴，获得Co-Mn3O4复合涂层；
⑷
将步骤
⑶
所述Co-Mn3O4复合涂层在含氧气氛中进行高温氧化处理，即在金属基体表面获得钴锰尖晶石涂层。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
⑴
包括：预镀时间为5～300s，预镀温度为40～60℃，预镀PH为4～6，预镀电流密...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿树江，李诗丽，朱会敏，赵茂森，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：