本发明专利技术公开了一种镍电镀液和使用镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法。所述的镍电镀液以氯化胆碱基离子液体作为溶剂，以NiCl2·6H2O或者NiCl2为溶质，溶质的摩尔浓度为0.1～3摩尔/升。使用该镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法为：以纯镍为阳极，以待电镀工件作为阴极，在所述的镍电镀液中进行电镀，所述的镍电镀液的温度为室温～200℃，电镀时的电压为0.2～2V。本发明专利技术的电镀液成分简单，配制方便，环境友好。使用该电镀液电镀镍镀层工艺简单可控，不含腐蚀性物质，电镀过程中无蒸汽排放，有利于大规模生产。更突出的特点为所得镍镀层具有超疏水特性，接触角大于160°和滚动角小于2°。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属镀层电沉积制备领域，具体涉及一种镍电镀液和使用该镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法。
技术介绍
超疏水(憎水)表面一般是指与水的接触角大于150度的表面，在材料表面防腐、 防冰、船体减阻和微流体等领域有广泛的潜在应用。纯金属表面一般表现为亲水特性，如果要使金属表面获得超疏水特性，通常采用两步法处理首先金属表面要进行粗糙化处理，然后再进行低表面能物质的覆盖。两步法工艺较繁锁，费时，并且制得的超疏水表面稳定性较差，对超疏水表面的广泛应用带来困难。大量研究表明对材料表面进行纳米化处理可以大大提高材料的疏水特性，而电沉积技术是实现金属表面大面积纳米化的有效手段。尽管如此，目前，在纯金属表面通过一步法电沉积获得超疏水特性的技术还存在一定的困难；此外，目前采用的电沉积技术多采用水性电解液体系，由于电解液中含有强酸或者强碱，因此对环境和操作人员造成伤害。因此，开发绿色环保的电沉积技术实现大面积制备超疏水金属表面的工艺具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种镍电镀液和使用该镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法，该镍电镀液安全环保，使用该电镀液的电沉积工艺简单可控，安全环保，制备得到的镍镀层具有超疏水特性。一种镍电镀液，以氯化胆碱基离子液体作为溶剂，以NiCl2 · 6H20或者NiCl2为溶质；其中，所述的溶质的摩尔浓度为0. 1 3摩尔/升，所述的氯化胆碱基离子液体为摩尔比为1 2的氯化胆碱与乙二醇的混合液、或者摩尔比为1 2的氯化胆碱与丙二醇的混合液、或者摩尔比为1 2的氯化胆碱与尿素的混合液。上述的各化学品均为常规化学品，可从市场购得。其中氯化胆碱的分子式为 C5H14ClNO,产品 Cas 代码为 67-48-1。上述镍电镀液可由以下方法制备得到将NiCl2 · 6H20或者NiCl2按比例溶解于氯化胆碱基离子液体即可。一种使用所述的镍电镀液制备超疏水镍镀层的方法，以纯镍为阳极，以待电镀工件作为阴极，在所述的镍电镀液中进行电镀，所述的镍电镀液的温度为室温 200°C，电镀时的电压为0. 2 2V。优选所述的镍电镀液中溶质的摩尔浓度为0. 5-1. 5摩尔/升，得到的镍镀层的超疏水最佳。优选所述的镍电镀液的温度为60 100°C，所得的镍镀层质量好，不易产生裂纹。 施镀电源可以采用直流电源或者脉冲电源。在电镀结束后，通常采用甲醇和水依次清洗镀层并吹干。电镀制得的镍镀层的厚度由电镀时间决定。本专利技术中，采用氯化胆碱基离子液体作为镍电镀液溶剂，由于其是由特定有机阳离子和阴离子构成，在室温或接近室温下呈液态的熔盐体系，从而具有一系列独特的物理化学性能，作为电化学反应的介质溶剂，与水性电镀液或有机溶剂相比，具有独特优势，如反应效率高、电化学窗口宽、蒸汽压极低、热稳定性高等，而且对环境友好。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果本专利技术的镍电镀液成分简单，配制方便，对环境友好。使用该镍电镀液制备镍镀层的工艺简单可控，不含腐蚀性物质，电镀过程中无蒸汽排放。所得镍镀层具有超疏水特性， 接触角大于160°和滚动角小于2°。本专利技术制得的超疏水镍镀层可应用于船舰外表面、金属管道内壁等需要减小水阻力的场合。附图说明图1是本专利技术方法制备的超疏水镍镀层的扫描电子显微照片。 具体实施例方式下面结合实施例来详细说明本专利技术，但本专利技术并不仅限于此。实施例1 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将5克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得镍电镀液。以电解镍作为阳极，黄铜片作为阴极，在上述制得的镍电镀液中进行电镀，施镀电压为IV，镍电镀液的温度为90°C，电镀时间1小时，电镀结束后，用甲醇和水对镀层依次进行清洗并吹干即可。上述制得的镍镀层厚度大约5 μ m。扫描电子显微照片显示镍镀层表面由纳米尺度的镍薄片构成，其扫描电子显微镜照片如图1所示。进一步对该镍镀层表面进行接触角和滚动角测量。接触角测试方法为将1 μ 1水滴滴加到所测试的镍镀层表面上，通过数码相机记录水滴与镍镀层表面接触点处水滴轮廓与镍镀层表面的夹角，此夹角大于150°，说明所测量表面具有超疏水特性。滚动角测量采用逐渐倾斜镍镀层表面，记录水滴在镍镀层表面发生滚动时，镍镀层表面与水平面的夹角， 此夹角越小，说明超疏水表面的性能越优。测量结果为接触角大于160°和滚动角小于 2°，可见该镍镀层具有超疏水特性。实施例2 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与丙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将2. 0克NiCl2溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得镍电镀液。以电解镍作为阳极，黄铜片作为阴极，在上述制得的镍电镀液中进行电镀，以脉冲沉积方式进行电沉积，施镀电压为IV，脉冲频率无要求，镍电镀液的温度为60°C，电镀时间 1小时，电镀结束后，用甲醇和水对镀层依次进行清洗并吹干即可。上述制得的镍镀层厚度大约2 μ m。对该镍镀层表面进行接触角和滚动角测量发现，接触角大于150°，滚动角小于2°，可见该镍镀层具有超疏水特性。实施例3 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与尿素按照摩尔比1 2在 75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将13克NiCl2 ·6Η20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得镍电镀液。以电解镍作为阳极，黄铜片作为阴极，在上述制得的镍电镀液中进行电镀，用直流电源进行电沉积，施镀电压为0. 5V，脉冲频率无要求，镍电镀液的温度为100°C，电镀时间1 小时，电镀结束后，用甲醇和水对镀层依次进行清洗并吹干即可。上述制得的镍镀层厚度大约12 μ m。对该镍镀层表面进行接触角和滚动角测量发现，接触角大于160°，滚动角小于2°。可见该镍镀层具有超疏水特性。实施例4:将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将10克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得镍电镀液。以电解镍作为阳极，黄铜片作为阴极，在上述制得的镍电镀液中进行电镀，施镀电压为1. 5V，镍电镀液的温度为40°C，电镀时间1小时，电镀结束后，用甲醇和水对镀层依次进行清洗并吹干即可。上述制得的镍镀层厚度大约6 μ m。对该镍镀层表面进行接触角和滚动角测量发现，接触角大于160°，滚动角小于5°。可见该镍镀层具有超疏水特性。实施例5 将氯化胆碱(从阿拉丁试剂(上海)有限公司购得)与乙二醇按照摩尔比1 2 在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基离子液体。将20克NiCl2 · 6H20溶解于40ml氯化胆碱基离子液体中，即获得镍电镀液。以电解镍作为阳极，黄铜片作为阴极，在上述制得的镍电镀液中进行电镀，施镀电压为IV，镍电镀液的温度为60°C，电镀时间1小时，电镀结束后，用甲醇和水对镀层依次进行清洗并吹干即可。上述制得的镍镀层厚度大约15 μ m。对该镍镀层表面进行接触角和滚动角测量发现接触角大于150°，滚动角小于5°。可见该镍镀层具有超疏水特性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种镍电镀液，其特征在于，以氯化胆碱基离子液体作为溶剂，以ＮｉＣｌ２·６Ｈ２Ｏ或者ＮｉＣｌ２为溶质；其中，所述的溶质的摩尔浓度为０．１～３摩尔／升，所述的氯化胆碱基离子液体为摩尔比为１∶２的氯化胆碱与乙二醇的混合液、或者摩尔比为１∶２的氯化胆碱与丙二醇的混合液、或者摩尔比为１∶２的氯化胆碱与尿素的混合液。
【技术特征摘要】
1.一种镍电镀液，其特征在于，以氯化胆碱基离子液体作为溶剂，以NiCl2 · 6H20或者 NiCl2为溶质；其中，所述的溶质的摩尔浓度为0. 1 3摩尔/升，所述的氯化胆碱基离子液体为摩尔比为1 2的氯化胆碱与乙二醇的混合液、或者摩尔比为1 2的氯化胆碱与丙二醇的混合液、或者摩尔比为1 2的氯化胆碱与尿素的混合液。2.使用如权利要求1所述的镍电镀液...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷长栋，涂江平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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