[发明专利]一种导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜的电化学制备方法

说明书

本发明提供了一种导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜的电化学制备方法，其包括如下步骤：制备目标陶瓷材料的单晶基片；在得到的单晶基片的表面制备图案化Ni金属源作为阳极；在单晶基片的背面制备阴极；利用导线将单晶基片两面的电极分别与外部电子负载和控制单元连接；在还原气氛下、温度为700‑900℃条件下对单晶基片两面的电极进行极化放电，得到导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜。采用本发明的技术方案，所制成的Ni金属薄膜与基底完美结合，所形成的Ni金属薄膜具有大晶粒尺度，在高温环境中不会因金属粗化造成脱层。降温后，金属与陶瓷界面依然紧密结合，不会产生由于金属与陶瓷的膨胀系数不匹配而造成的脱层现象，而且制备成本不高。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜的电化学制备方法。

背景技术

现有陶瓷表面金属薄膜制备技术一般采用磁控溅射等方法制备，但是这种制备方法需要采用的设备价格高，造成制备成本高；而且采用这种方法所制备薄膜，在高温下，以磁控溅射为代表的传统技术生成的Ni薄膜在1微米以下无法稳定存在，因为目前传统方法得到的Ni薄膜为无定形Ni，在高温下重新生成多晶金属的过程中，因为金属的粗化效应造成薄膜破裂，尤其是1微米以下的更为明显，造成Ni-基底之间会逐渐脱层，降温后可以轻易用机械法剥离，所以，这种Ni薄膜无法在高温下稳定使用。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜的电化学制备方法，在高温下，Ni薄膜与基底仍完美结合，无任何脱层现象。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜的电化学制备方法，其包括如下步骤：

步骤S1，制备目标陶瓷材料的单晶基片；

步骤S2，在步骤S1得到的单晶基片的表面制备图案化Ni金属源作为阳极；

步骤S3，在单晶基片的背面制备阴极；

步骤S4，利用导线将单晶基片两面的电极分别与外部电子负载和控制单元连接；

步骤S5，在还原气氛下、温度为700-900℃条件下对步骤S4得到的单晶基片两面的电极进行极化放电，得到导氧离子陶瓷材料表面Ni薄膜。

进一步的，可以根据需要，通过调节温度和放电电流密度制备不同厚度的与高温导离子陶瓷表面紧密结合的超薄金属Ni薄膜。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，采用磁控溅射或者丝网印刷制备图案化Ni金属源作为阳极。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，在单晶基片的背面利用丝网印刷铂浆的方法制备铂阴极。

作为本发明的进一步改进，步骤S3还包括对基片背面的阴极进行打磨消除处理。

作为本发明的进一步改进，步骤S5包括：对阳极通氢气，对阴极通氧气或者空气，并通过外界电子负载和金属丝集流方法对单晶基片两面的电极进行持续恒压放电。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中，镍电极表面到单晶基片基底的放电电压为0.5V~0.7V。

作为本发明的进一步改进，步骤S1还包括，对单晶基片的表面进行0.1微米以下粗糙度的镜面加工。

作为本发明的进一步改进，所述陶瓷材料为氧化钇稳定氧化锆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，所制成的Ni金属薄膜与基底完美结合，所形成的Ni金属薄膜具有大晶粒尺度，近乎于单晶，在高温环境中不会因金属粗化造成脱层。降温后，金属与陶瓷界面依然紧密结合，不会产生由于金属与陶瓷的膨胀系数不匹配而造成的脱层现象。而且制备对设备的要求不高，极大的降低了在高温导离子陶瓷表面制备导电金属薄膜的成本。

附图说明