一种电镀Ni-GO-Ce复合镀层及制备方法技术

本发明专利技术属于金属材料表面电镀技术领域，公开了一种电镀Ni

【技术实现步骤摘要】
一种电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层及制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料表面电镀
，涉及一种电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层及制备方法，具体地说涉及一种碳钢表面电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层及制备工艺。

技术介绍

[0002]我国钢铁材料在每个行业都有着广泛的应用，尤其在航空航天、汽车等领域，但其摩擦磨损，腐蚀造成了巨大的损失。因此人们采取了许多措施保护其表面不被破坏，主要方法是在其表面镀一层复合镀层。然而传统的金属镀层已经不能满足像精密模具、光学元件、医疗器械、航空航天零件和生物植入物等表面镀层的耐腐蚀、耐磨性的需求。材料表面与环境直接接触，所以对于材料表面特殊的要求，亟需在结构、功能上面设计出性能更加优异的镀层。
[0003]电沉积是金属或者合金在镀液中沉积出所需形态和性能镀层的过程。使得到的镀层在结构、功能上面更加优异，在使用方面成为有针对性的材料。复合电沉积是一种将纳米颗粒加入镀液中，并使之能稳定地分散在镀液中，被金属粒子诱导共沉积到镀层内的技术。复合电沉积中，微粒主要的简单运动过程为：首先镀液中的微粒在搅拌的条件下向阴极表面靠近，其次在阴极表面完成吸附，最后微粒和镀液中的金属基质进入镀层。

技术实现思路

[0004]近年来，功能性纳米粒子增强镍(Ni)基复合镀层引起了科学界的广泛关注。与Ni相比，纳米颗粒作为第二相共沉积在Ni基体中，可以获得较强的力学性能、抗腐蚀性和光滑性。研究发现，Ni基石墨烯复合镀层表现出更好的性能，其中石墨烯起到了关键作用。石墨烯在力学、电学以及光、热等特殊性能，使得复合材料的性能得到很大提升。而且Ni基复合材料良好的性能和广泛的应用领域，使得Ni基石墨烯复合材料成为理想的新型材料。根据绿色、快速便捷的发展方向，电沉积成为石墨烯/金属基复合材料的有效办法，也是制备金属基复合材料最具经济优势和技术可行性的方法之一。在电沉积过程中，纳米粒子悬浮在溶液中，并与Ni离子一起运输、吸附然后共沉积成复合镀层。大量研究发现，利用稀土进行材料表面处理的应用，主要是在镀液中加入稀土，进而使得镀液分散程度更好，能够在镀液的深镀能力方面进行有效的改善。本专利技术从材料表面改性的角度出发，制备能够提高各种性能的复合镀层。
[0005]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的是研究设计一种新的电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层，使得复合镀层的机械性能、表面质量和腐蚀性能更佳，从而更有效地保护了基体材料，从根本上解决目前金属材料腐蚀给国民经济带来的巨大损失，减少资源与能源的不必要的浪费。电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层，在镀液中加入稀土铈，进而使得镀液分散程度更好，可在镀液的深镀能力方面进行有效的改善。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]第一步、选择镀液原料，将其混合均匀做为镀液，镀液中各原料的浓度为：盐硫酸镍：250g
·
L
‑1，氯化镍：45g
·
L
‑1，氧化石墨烯(GO)：0.4
‑
1.2g
·
L
‑1，氯化铈：0.4
‑
1.2g
·
L
‑1，硼酸：40g
·
L
‑1，十二烷基硫酸钠：0.258g
·
L
‑1，柠檬酸：5g
·
L
‑1；
[0009]第二步、打磨试样；
[0010]第三步、超声清洗；
[0011]第四步、碱洗除油；
[0012]第五步、盐酸活化；
[0013]第六步、采取电沉积的方式进行电镀：将配制好的镀液放入镀槽内，然后将可溶性Ni板做为阳极，Q235号钢板做为阴极，平行放入镀液中，电镀过程中使用超声和机械搅拌同时分散镀液，电流由直流电源提供，主阴极电流密度：1
‑
9A
·
dm
‑2，镀液温度：40
‑
60℃，电镀时间：30
‑
120min。
[0014]进一步的，所述柠檬酸的纯度＞99.5％，盐硫酸镍、氯化镍、GO、氯化铈、硼酸、十二烷基硫酸钠的纯度＞99％。
[0015]进一步的，第二步中所述试样优选为碳钢。
[0016]进一步的，所述第二步打磨试样的具体步骤为：用200#至800#砂纸打磨要进行电镀的金属材料，再加抛光膏进行抛光除去表面氧化物。
[0017]进一步的，所述第三步超声清洗的时间十分钟为宜。
[0018]进一步的，所述第四步碱洗除油的具体步骤为：将工件先放入洗洁精溶液中，除去油污，再用清水清理后放入10％的氢氧化钠溶液中进一步除油。
[0019]进一步的，所述第五步盐酸活化的具体步骤为：过清水，再浸入20％的盐酸溶液进行酸活化。
[0020]一种电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层，按照上述方法制备而成。
[0021]本专利技术复合镀层的性能测试结果如下：
[0022]硬度：300
‑
700HV；摩擦系数：0.380
‑
0.520；在3.5％NaCl中的自腐蚀电位E
corr
(
‑
0.3990—0.5260V)和自腐蚀电流密度I
corr
(3.250
×
10
‑6‑
3.720A
·
cm
‑2)；在3.5％NaCl溶液中的腐蚀速率：2.50
×
10
‑4‑
6.50
×
10
‑4g
·
dm
‑2·
h
‑1。
[0023]本专利技术所述的电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层，其工作原理是：在机械、化工、航空航天、汽车、纺织等领域，Ni基合金镀层可用作保护镀层和装饰性保护镀层，通过电沉积法使GO被还原成石墨烯进入Ni基体中，在金属微粒的夹杂下一起进入镀层，石墨烯在复合镀层内部，改变了金属晶粒的生长方向，使镀层金属活性降低，而且提高了复合镀层表面的硬度、耐磨性。同时在镀液中加入稀土铈进而提高镀液中微粒的分散能力和阴极极化效果，使镀液稳定性和使用寿命增加；细化镀层中晶粒，使得镀层表面结构更加均匀致密，表面形貌得以改善。
[0024]在Ni基础镀液中加入GO，GO一步还原成石墨烯，为Ni晶粒提供新的形核位点及生长方向，使镀层晶粒得到细化，石墨烯在镀层内部起到网状作用，石墨烯自身较高的硬度及润滑性可以阻止位错运动，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电镀Ni
‑
GO
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Ce复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、选择镀液原料，将其混合均匀做为镀液，镀液中各原料的浓度为：盐硫酸镍：250g
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L
‑1，氯化镍：45g
·
L
‑1，氧化石墨烯(GO)：0.4
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1.2g
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L
‑1，氯化铈：0.4
‑
1.2g
·
L
‑1，硼酸：40g
·
L
‑1，十二烷基硫酸钠：0.258g
·
L
‑1，柠檬酸：5g
·
L
‑1；第二步、打磨试样；第三步、超声清洗；第四步、碱洗除油；第五步、盐酸活化；第六步、采取电沉积的方式进行电镀：将配制好的镀液放入镀槽内，然后将可溶性Ni板做为阳极，Q235号钢板做为阴极，平行放入镀液中，电镀过程中使用超声和机械搅拌同时分散镀液，电流由直流电源提供，主阴极电流密度：1
‑
9A
·
dm
‑2，镀液温度：40
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60℃，电镀时间：30
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120min。2.如权利要求1所述的一种电镀Ni
‑
GO
‑
Ce复合镀层的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：付传起，林永威，黄亚忠，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：