一种制备钴钨尖晶石涂层的方法技术

本发明专利技术适用于应用电沉积技术制备涂层领域，涉及一种制备钴钨尖晶石涂层的方法。本发明专利技术采用电泳沉积

【技术实现步骤摘要】
一种制备钴钨尖晶石涂层的方法

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[0001]本专利技术涉及应用电沉积技术制备涂层领域，具体涉及一种制备钴钨尖晶石涂层的方法。
技术背景：
[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的全固态发电装置，凭借发电效率高、清洁高效以及燃料选择灵活等优点，成为目前最具竞争力的绿色能源。其中连接体是影响固体氧化物燃料电池整体性能的关键部件之一。随着阳极支撑以及电解质薄膜化技术的发展，SOFC的工作温度降低到600～800℃，从而使金属代替陶瓷材料用作连接体成为可能。铁素体不锈钢由于具有与SOFC其他组元匹配的热膨胀系数，良好的抗高温氧化性能，且成本低廉，被广泛应用于金属连接体材料。
[0003]尽管铁素体不锈钢综合性能优异，但应用过程中仍然存在高温抗氧化力不足以及Cr挥发导致阴极Cr中毒等问题。在连接体表面制备保护性的导电涂层可以抑制Cr挥发，同时提高不锈钢基体的抗高温氧化性能。适用于SOFC铁素体不锈钢连接体的涂层材料目前主要包括稀土钙钛矿型、活性元素氧化物型、氮化物型和尖晶石型，其中尖晶石涂层具有优越的阻Cr能力，在连接体上施加不含Cr的尖晶石涂层既可以提高连接体的高温抗氧化性能又可以解决Cr挥发的问题。研究表明，CoWO4尖晶石的热膨胀系数与不锈钢连接体的匹配度高同时具有高的电导率，是一种非常有效的尖晶石涂层材料。
[0004]尖晶石材料的制备方法主要有喷涂法、溶胶凝胶法、丝网印刷法、磁控溅射及电沉积法。其中溶胶凝胶法，喷涂法，丝网印刷法制备的尖晶石涂层疏松多孔，结合性差。磁控溅射法的成本又比较高。最近，以电镀技术为基础发展起来的复合镀层技术在制备涂层领域得到了广泛关注，它可以同时具备基质金属和不溶微粒的综合性能。通过在复合镀层中夹杂纳米级微粒可以使涂层表现出更多优异的性能，如高硬度、高耐磨性、优异的光电催化性能、耐腐蚀性能及抗高温氧化性能等。使用电泳沉积
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电镀沉积法制备Co
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WO3涂层可以提高涂层中WO3颗粒含量，同时成本低廉，是一种非常有潜力的涂层制备方法，有利于后续尖晶石涂层的制备。

技术实现思路

[0005]为解决上述存在的问题，本专利技术提供一种制备钴钨尖晶石涂层的方法，通过电泳沉积/电镀沉积的方法，解决了现有技术工艺复杂，成本高以及复合涂层中颗粒含量低等问题。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]一种钴钨尖晶石涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0008](1)采用电镀沉积技术在金属基体表面预镀一薄层金属钴；
[0009](2)采用电泳沉积技术在步骤(1)中制得的预镀钴的金属基体表面电泳沉积三氧化钨；
[0010](3)采用电镀沉积技术在步骤(2)中制得的沉积三氧化钨的金属基体表面电镀沉积钴,得到Co
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WO3复合涂层；
[0011](4)将步骤(3)中制备的涂覆Co
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WO3复合涂层的金属基体进行高温热氧化，即在金属基体表面获得CoWO4尖晶石涂层。
[0012]用于制备钴钨尖晶石涂层的方法，所述方法工艺如下：
[0013]步骤(1)的工艺如下：预镀时间为30～130s，预镀温度为35～55℃，预镀pH为3～6，预镀电流密度为2.5～17.5mA/cm2。
[0014]步骤(2)中用于电泳沉积的电泳液组成和工艺如下：三氧化钨5
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30g/L,乙醇100
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500mL,分散剂碘0.2
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4g/L，电泳时间10～120s，电泳液温度20～40℃，电流密度2.5～6.5mA/cm2，沉积电压200～300V。
[0015]步骤(3)中电镀沉积工艺如下：电镀时间为5～30min，电镀温度为30～60℃，电镀pH为3～6，电镀电流密度为2.5～17.5mA/cm2。
[0016]步骤(4)中高温氧化温度600～800℃，氧化时间不低于100h。
[0017]本专利技术有益效果：
[0018]本专利技术采用先预镀，后续电泳/电镀结合的方法在基体表面制备Co
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WO3复合涂层，再经过热转化制得CoWO4尖晶石涂层。预镀过程中在基体表面电镀了一层薄钴，使后续制得的Co
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WO3复合涂层和基体的结合力更好。本专利技术的工艺简单且成本低廉，制备出的复合涂层颗粒含量高，涂层均匀平整，后续热转化生成的尖晶石涂层与基体的结合力良好，具有良好的导电性和抑制Cr迁移的能力。
附图说明
[0019]图1为实施例3沉积Co
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WO3复合涂层的断面形貌；
[0020]图2为实施例3沉积Co
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WO3复合涂层的相结构分析图谱；
[0021]图3为实施例3沉积Co
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WO3复合涂层氧化1w后的断面形貌；
[0022]图4为实施例3沉积Co
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WO3复合涂层氧化1w后的相结构分析图谱。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术进行详细描述。
[0024]实施例1
[0025]1.基体预处理
[0026]本实验采用不锈钢作为基体，尺寸为15mm
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10mm
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2mm。将样品用240#，400#，600#，800#，1000#，2000#的水磨砂纸依次打磨。之后采用无水丙酮除油，将样品置于盛有丙酮的烧杯中超声10min,取出风干后，再将样品浸入50℃的20％的NaCO3溶液中碱洗10min，取出用去离子水反复冲洗，吹干，电镀前将样品浸入30％HCl溶液中活化30s,取出后用去离子水反复冲洗，吹干备用。
[0027]2.基体表面预镀钴
[0028]本实验在双阳极，单阴极的电镀装置中进行。阳极采用钴板，阴极采用不锈钢基体。电镀液的组成为40g/L硫酸钴、10g/L氯化钴、15g/L硼酸、10g/L柠檬酸钠。预镀钴的工艺条件为：预镀时间30s，预镀温度为50℃，预镀pH为5，预镀电流密度为7.5mA/cm2。
[0052]电泳沉积WO3的电泳液的组成及工艺如下：三氧化钨10g/L,乙醇100mL,分散剂碘4g/L，电泳时间15s，电泳液温度30℃，电流密度：6.25mA/cm2，沉积电压300V。
[0053]3.沉积WO3基体表面电镀钴
[0054]电镀沉积Co的电镀液的组成及工艺如下：40g/L硫酸钴、10g/L氯化钴、15g/L硼酸、10g/L柠檬酸钠，电镀时间5min，电镀温度为40℃，电镀pH为5，电镀电流密度为12.5mA/cm2。
[0055]4.Co
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WO3涂覆不锈钢高温氧化
[0056]将Co
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WO3涂覆不锈钢在800℃下高温氧化1周，得到CoWO4尖晶石涂层。
[0057]图1是实施例3沉积Co
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WO3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备钴钨尖晶石涂层的方法，其特征在于：所述方法具体包含以下步骤：(1)采用电镀沉积技术在金属基体表面预镀一薄层金属钴；(2)采用电泳沉积技术在步骤(1)中制得的预镀钴的金属基体表面电泳沉积三氧化钨；(3)采用电镀沉积技术在步骤(2)中制得的沉积三氧化钨的金属基体表面电镀沉积钴,得到Co
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WO3复合涂层；(4)将步骤(3)中制备的涂覆Co
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WO3复合涂层的金属基体进行高温热氧化，即在金属基体表面获得CoWO4尖晶石涂层。2.根据权利要求1所述的用于制备钴钨尖晶石涂层的方法，其特征在于，步骤(1)的工艺如下：预镀时间为30～130s，预镀温度为35～55℃，预镀pH为3～6，预镀电流密度为2.5～17.5mA/cm2。3.根据权利要求1所述的用于制备钴钨尖晶石涂层的方法，其特征在于，步...

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