《一种镍石墨烯复相的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种镍石墨烯复相的制备方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103938255 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103938255 A (21)申请号 201410193895.5 (22)申请日 2014.05.09 C25D 15/00(2006.01) (71)申请人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 徐杨 任招娣 骆季奎 俞滨 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 韩介梅 (54) 发明名称 一种镍 - 石墨烯复相的制备方法 (57) 摘要 本发明公开的镍 - 石墨烯复相的制备方法， 步骤如下 :1） 将基板用碱溶液清。
2、洗， 盐酸活化 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍、 硼酸和表面活性剂配制成镍 镀液 ； 3） 将石墨烯纳米片加入到镍镀液中， 得到 含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 以镍片为阳极， 基 板为阴极， 置于电镀液中电镀， 得到镍 - 石墨烯复 相。 本发明直接将石墨烯与镍复合， 避免了传统方 法中 GO 的还原过程， 工艺简单， 可控性好， 适用范 围广， 且制得的镍 - 石墨烯复相机械性能和抗腐 蚀性能好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103938255 。
3、A CN 103938255 A 1/1 页 2 1. 一种镍 - 石墨烯复相的制备方法， 其特征在于包括如下步骤 : 1） 基板清洗和活化 ： 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按质量比 3:3:3:1 混合配置成 碱溶液， 将基板依次用上述碱溶液及去离子水清洗后， 再在摩尔浓度 5-30% 的盐酸中活化， 之后用去离子水冲洗 ； 2） 镍镀液配置 ： 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合， 得到硫酸镍和氯化镍的混合溶 液 ； 将硼酸和表面活性剂分别用水溶解， 并先后加入到硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌 均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液中的硫酸镍为 240-30。
4、0g/L， 氯化镍为 30-50g/L， 硼酸为 30-50g/ L， 表面活性剂为 0.1-2g/L ； 3） 电镀液配置 ： 将石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入 到剩余镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 0.01-4g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电 镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的基板作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀液中， 调 节温度为 50-80oC、 电流密度为 0.01-8A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 2. 根据权利要求 1 所述的镍 - 石墨烯复相的制备方法， 其特征在于 ： 。
5、所述的石墨烯纳 米片为单层或多层。 3. 根据权利要求 1 所述的镍 - 石墨烯复相的制备方法， 其特征在于 ： 所述的基板为任 意几何形状的铁或不锈钢。 4. 根据权利要求 1 所述的镍 - 石墨烯复相的制备方法， 其特征在于 ： 所述的表面活性 剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。 权 利 要 求 书 CN 103938255 A 2 1/4 页 3 一种镍 - 石墨烯复相的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种镍 - 石墨烯复相的制备方法。 背景技术 0002 将第二相加入镍镀层通过晶粒强化和弥散强化的作用改善钢铁材料的硬度、 耐磨 性及抗腐蚀性能的研究由来已久， 其主要是通过将。
6、具备优异机械性能的第二相与电镀镍层 复合， 使得第二相的性能在镍基体中得到体现， 从而获得性能优异的金属复相， 获得良好机 械性能及抗腐蚀性能的镍复相。 0003 现有的镍 - 石墨烯复相大部分都是将氧化石墨烯 （GO） 与镍复合， 再将 GO 还原为 石墨烯， 从而得到镍 - 石墨烯复相。首先， GO 的还原效果受制于镍基体， 无法最大程度的对 GO 进行还原， 导致最终所得镍 - 石墨烯复相中的氧功能团无法被完全还原， 这会极大的限 制石墨烯在复相中的性能的发挥 ； 其次， GO 的还原过程涉及高温过程， 且其还原的过程对 最终制备得到的金属 - 石墨烯复相的形成会产生一定的影响， 造成工。
7、艺的可控性比较差。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种工艺简单， 可控性好的镍 - 石墨烯复相的制备方法。 0005 本发明的镍 - 石墨烯复相的制备方法， 包括如下步骤 : 1） 基板清洗和活化 ： 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按质量比 3:3:3:1 混合配置成 碱溶液， 将基板依次用上述碱溶液及去离子水清洗后， 再在摩尔浓度 5-30% 的盐酸中活化， 之后用去离子水冲洗 ； 2） 镍镀液配置 ： 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合， 得到硫酸镍和氯化镍的混合溶 液 ； 将硼酸和表面活性剂分别用水溶解， 并先后加入到硫酸镍和氯化镍的混合溶液中。
8、， 搅拌 均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液中的硫酸镍为 240-300g/L， 氯化镍为 30-50g/L， 硼酸为 30-50g/ L， 表面活性剂为 0.1-2g/L ； 3） 电镀液配置 ： 将石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入 到剩余镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 0.01-4g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电 镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的基板作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀液中， 调 节温度为 50-80oC、 电流密度为 0.01-8A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 0006 本。
9、发明中， 所述的石墨烯纳米片可以为单层或多层。 0007 所述的基板可以是任意几何形状的铁或不锈钢。 0008 所述的表面活性剂可以为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。 0009 本发明与现有技术相比具有的有益效果有 ： 直接将石墨烯与镍复合， 避免了 GO 的 还原过程， 工艺简单， 可控性好， 适用范围广 ； 本发明方法制得的镍 - 石墨烯复相机械性能 和抗腐蚀性能好。 说 明 书 CN 103938255 A 3 2/4 页 4 具体实施方式 0010 以下结合实施例进一步说明本发明。 0011 实施例 1 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按质量比 3。
10、:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将方形铁片 依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度30%的盐酸中活化10分钟， 之后用去离 子水冲洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基硫酸钠分 别用水溶解， 并先后加入硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液中 的硫酸镍为 290g/L， 氯化镍为 50g/L， 硼酸为 40g/L， 十二烷基硫酸钠为 0.3g/L ； 3） 将单层石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 4g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米。
11、片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤1)处理的方形铁片作为阴极， 置于步骤3)的电镀液中， 调节温度为 52oC、 电流密度为 1A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 0012 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 252GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0.005mm/a。 0013 实施例 2 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按照质量比 3:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将方形不 锈钢片依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度5%的盐酸中活化5分钟， 之后用 离子水冲。
12、洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基硫酸钠分 别用水溶解， 并先后加入硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液中 的硫酸镍为 240g/L， 氯化镍为 45g/L， 硼酸为 30g/L， 十二烷基硫酸钠为 1.5g/L ； 3） 将多层石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 0.01g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的方形不锈钢片作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀 液中， 调节温度为 5。
13、0oC、 电流密度为 8A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 0014 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 252GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0.001mm/a。 0015 实施例 3 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按照质量比 3:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将圆形铁 片依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度 30% 的盐酸中活化 5 分钟， 之后去离 子水冲洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基硫酸钠分 别用水溶解， 并先后加入。
14、硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液中 的硫酸镍为 300g/L， 氯化镍为 40g/L， 硼酸为 50g/L， 十二烷基硫酸钠为 0.5g/L ； 3） 将单层石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 4g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤1)处理的圆形铁片作为阴极， 置于步骤3)的电镀液中， 调节温度为 80oC、 电流密度为 0.01A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 说 明 书 CN 103938255 A 4 3。
15、/4 页 5 0016 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 175GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0.002mm/a。 0017 实施例 4 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按照质量比 3:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将圆铁棒 依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度10%的盐酸中活化10分钟， 之后去离子 水冲洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基苯磺酸钠 分别用水溶解， 并先后加入硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液 中的硫酸镍。
16、为 280g/L， 氯化镍为 35g/L， 硼酸为 40g/L， 十二烷基苯磺酸钠为 1g/L ； 3） 将多层石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 1g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的圆铁棒作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀液中， 调节温度为 65oC、 电流密度为 4A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 0018 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 250GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0。
17、.004mm/a。 0019 实施例 5 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按照质量比 3:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将蝶形不 锈钢片依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度 20% 的盐酸中活化 5 分钟， 之后 去离子水冲洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基苯磺酸钠 分别用水溶解， 并先后加入硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液 中的硫酸镍为 260g/L， 氯化镍为 30g/L， 硼酸为 35g/L， 十二烷基苯磺酸钠为 0.1g/L ； 3） 将单层石墨烯纳米片。
18、先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 2g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的蝶形不锈钢片作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀 液中， 调节温度为 60oC、 电流密度为 3A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 0020 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 450GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0.006mm/a。 0021 实施例 6 1） 将 NaOH、 Na3PO4、 Na2CO3及 Na2SiO3按照质。
19、量比 3:3:3:1 混合配置成碱溶液， 将圆形不 锈钢片依次用上述碱溶液、 去离子水清洗后， 再在摩尔浓度 15% 的盐酸中活化 5 分钟， 之后 去离子水冲洗 ； 2） 将硫酸镍、 氯化镍分别用水溶解并混合得到混合溶液 ； 将硼酸和十二烷基苯磺酸钠 分别用水溶解， 并先后加入硫酸镍和氯化镍的混合溶液中， 搅拌均匀， 获得镍镀液 ； 镍镀液 中的硫酸镍为 290g/L， 氯化镍为 50g/L， 硼酸为 45g/L， 十二烷基苯磺酸钠为 2g/L ； 3） 将多层石墨烯纳米片先用少量步骤 2) 配置的镍镀液润湿并超声后， 再加入到剩余 镍镀液中， 石墨烯纳米片的浓度为 3g/L， 充分搅拌， 得到含石墨烯纳米片的电镀液 ； 4） 电镀 ： 以镍片为阳极， 经步骤 1) 处理的圆形不锈钢片作为阴极， 置于步骤 3) 的电镀 液中， 调节温度为 55oC、 电流密度为 2A/dm2、 在搅拌条件下电镀， 得到镍 - 石墨烯复相。 说 明 书 CN 103938255 A 5 4/4 页 6 0022 本例制得的镍 - 石墨烯复相的弹性模量为 230GPa， 该复相在 3.5wt% 的 NaCl 中的 腐蚀速率为 0.002mm/a。 说 明 书 CN 103938255 A 6 。