[发明专利]一种脉冲电沉积Co/Y2O3纳米复合镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电镀领域，具体涉及一种脉冲电沉积Co/Y₂O₃纳米复合镀层的电镀制备方法。

背景技术

纳米复合电镀是在复合电镀基础上发展起来的新型电镀方法，是一种利用电镀技术的特点在材料表面获得纳米材料性能的技术，从而为纳米材料的应用提供了一种最为简便和较为经济的方法。纳米微粒具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等一系列特殊效应，将纳米粒子引入复合镀层中，形成的纳米复合镀层在力、光、电、热及磁学等性能优异，可以赋予材料新的功能，使其广泛地应用于对材料表面具有特殊要求的领域，具有很好的理论研究价值和应用前景。因此，随着航空航天、化工、机械以及冶金等工业领域的快速发展，纳米复合电镀已成为现代电镀中一个重要的研发领域，受到越来越多的重视。

发明内容

本发明采用钴作为基质金属，镀钴层具有抗高温氧化性好、硬度高、耐磨性好以及优越的磁性能等特点；采用新型稀土纳米材料——氧化钇纳米粉末作为稀土纳米颗粒，具有优异的高透光性、耐热性、耐腐蚀性以及高温稳定性。将Y₂O₃纳米粉末引入到复合电镀中，采用脉冲电沉积方法对不锈钢材料进行表面改性，可以制备出具有高硬度、良好耐磨性、耐蚀性、导电性以及抗高温氧化性等综合性能优异的Co/Y₂O₃纳米复合镀层。另外，通过这种表面改性处理方法可以使得不锈钢表面获得具有耐热性和低摩擦系数的多功能膜，扩大了不锈钢材料的应用范围，使得不锈钢材料增值，具有广阔的应用前景。同时，本专利发明的脉冲电沉积Co/Y₂O₃纳米复合镀层可作为固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体的涂层材料，还可以运用于其他各类金属表面，如金属铜，以提高材料的硬度、耐磨性、导电性以及抗高温氧化性。

本发明采用的具体制备方案为：

(1)不锈钢材料的前处理

将不锈钢样品线切割成1cm×1cm×0.5cm的尺寸大小，在预磨机上打磨工件表面，蒸馏水清洗，丙酮、乙醇中超声波清洗，烘干备用；

(2)基础电镀液的配置

基础电镀液配方为

基础电镀液的配制方法为：称量好以上物质，将硼酸加入蒸馏水中加热溶解后，再向其中加入七水硫酸钴、氯化钠、十二烷基硫酸钠、氯化铵和1-二甲基胺-2-丙炔，利用磁力搅拌器搅拌使其分散均匀，沉淀完全溶解；

(3)复合电镀液的配置

在步骤(2)中得到的基础电镀液中加入10-50g/L的Y₂O₃纳米粉末，先利用超声震荡10-15min，然后采用磁力搅拌器搅拌1h，使Y₂O₃纳米粉末均匀分散，形成复合电镀液，

其中，Y₂O₃纳米粉末的粒度为10-50nm；

(4)Co/Y₂O₃纳米复合镀层的制备

采用双电极平行放置装置进行脉冲电沉积，其中，钴板作为阳极(钴板纯度大于99.9％)，经过步骤(1)中前处理的不锈钢样品作为阴极，在步骤(3)中得到的复合电镀液中采用恒电流方法控制电源进行电镀，并设定相应的时间：5-15min、电流密度：50-200mA/cm²、频率：1000-2000Hz、占空比：30-90％，在水浴设备中控制温度：25-35℃；

(5)将经过步骤(4)电沉积的不锈钢材料取出，用蒸馏水清洗，烘干。

本发明的有益效果为：

脉冲电镀是使电镀回路周期性地接通和断开，或者在固定直流上再叠加某一波形脉冲的电镀方法，与普通电镀相比，脉冲电镀具有镀层平整致密、附着性好，电流效率高、环保性能好等优点，且镀层光泽度高，机械性能也大有改善；