一种以310S不锈钢为基材的镍-石墨烯复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以310S不锈钢为基材的镍

【技术实现步骤摘要】
一种以310S不锈钢为基材的镍
‑
石墨烯复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属镀层
，特别是涉及一种以310S不锈钢为基材的镍
‑
石墨烯复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统镀层通常选取铝或者316L不锈钢作为基材，310S不锈钢和涂层(镍
‑
石墨烯复合涂层)之间表面能差距较大，因此在310S不锈钢表面制备出稳定均匀的镍
‑
石墨烯复合涂层具有挑战性。
[0003]然而310S不锈钢货源丰富、成本适中，是一种高铬镍奥氏体不锈钢，在高温氧化介质下具有优良的耐蚀性和力学性能，广泛应用于化工行业管道、高温炉和其他设备中。如何以310S不锈钢为基材，制备出稳定均匀且具有优秀的耐高温氧化性能的镍
‑
石墨烯复合涂层，是金属镀层
亟需解决的一个技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种以310S不锈钢为基材的镍
‑
石墨烯复合涂层及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使镍
‑
石墨烯复合涂层与310S不锈钢基体结合牢固，且具有优秀的耐高温氧化性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术技术方案之一，一种以310S不锈钢为基材的镍
‑
石墨烯复合涂层，所述镍
‑
石墨烯复合涂层包括电镀镍镀层和电镀镍
‑
石墨烯复合镀层；<br/>[0007]所述电镀镍镀层所用电镀镍镀液的原料包括氨基磺酸镍300
‑
400g/L，氯化镍5
‑
15g/L，柠檬酸2.5
‑
7.5g/L，硼酸15
‑
20g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05
‑
0.15g/L；
[0008]所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀层所用电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的原料包括氨基磺酸镍300
‑
400g/L，氯化镍5
‑
15g/L，柠檬酸2.5
‑
7.5g/L，硼酸15
‑
20g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05
‑
0.15g/L，石墨烯0.12
‑
0.19g/L。
[0009]电镀镍镀液和电镀镍
‑
石墨烯复合镀液中的氨基磺酸镍作为主盐存在，氯化镍起到活化剂的作用，柠檬酸起到络合剂的作用，硼酸起到缓冲剂的作用，十二烷基苯磺酸钠起到润湿剂和分散剂的作用。
[0010]本专利技术所采用的石墨烯是物理法少层石墨烯(剥离插层法)，选取十二烷基苯磺酸钠作为分散剂相比本领域其他常用的分散剂(比如十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10))对石墨烯的分散效果更好。此外，十二烷基苯磺酸钠作为润湿剂和分散剂加入其中，可以减小电极和镀液之间的界面张力，使产生的H2能够及时从电极表面逸出，可及时避免镀层表面出现针孔与麻点的问题，也可以使得石墨烯充分溶于所在溶液中，避免了自身的沉积与团聚。对于本领域内常用的两种分散剂十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP
‑
10)，本专利技术通过多次实验证明发现，这两种分散剂对于石墨烯的分散
并没有起到很好的效果。综合以上原因，在本专利技术的技术方案中，选取了十二烷基苯磺酸钠作为分散剂，可以达到较为理想的技术效果。
[0011]在本专利技术的技术方案中，硼酸的浓度为15
‑
20g/L，硼酸作为缓冲剂加入其中，能够缓解镀液pH值由于阴极、阳极电流效率不相等造成的剧烈变动。由于硼酸在水中的溶解度较低(室温情况下溶解度为40g/L)，并且在实验过程中，过多的硼酸会影响到石墨烯的分散效果，经过反复比对，15
‑
20g/L硼酸能为后续实验攻关做好铺垫。硼酸除了能够起到缓冲作用外，亦可提高镀层与基体的结合能力，以及增加电镀溶液的导电性能。
[0012]进一步地，电镀镍镀液的pH值为2.8
±
0.2；通过加入氨水调节电镀镍镀液的pH值。
[0013]进一步地，电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的pH值通过加入氨水进行调节。
[0014]进一步地，所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液中石墨烯的浓度为0.16g/L。
[0015]进一步地，所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的pH值为4.8
±
0.2；所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的温度为40
‑
60℃。
[0016]本专利技术技术方案之二，一种上述镍
‑
石墨烯复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0017]配制电镀镍镀液和电镀镍
‑
石墨烯复合镀液；
[0018]以不锈钢为负极，镍板为正极，置于电镀镍镀液中保持正、负极平行，进行电镀镍过程，得到电镀镍镀后的不锈钢；
[0019]以所述电镀镍镀后的不锈钢作为负极，镍板为正极，置于电镀镍
‑
石墨烯复合镀液中保持正、负极平行，进行电镀镍
‑
石墨烯过程，得到所述镍
‑
石墨烯复合涂层。
[0020]进一步地，所述电镀镍镀液的配制过程具体为：
[0021]按原料浓度向蒸馏水中依次加入氨基磺酸镍、氯化镍、柠檬酸、硼酸、十二烷基苯磺酸钠，机械搅拌至完全溶解，得到所述电镀镍镀液；
[0022]所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的配制过程具体为：
[0023]按原料浓度先向部分蒸馏水中依次加入石墨烯与十二烷基苯磺酸钠，机械搅拌后进行第一次超声处理，得到混合液1；
[0024]按原料浓度向剩余蒸馏水中依次加入氨基磺酸镍、氯化镍、柠檬酸、硼酸，机械搅拌直至完全溶解，得到混合液2；
[0025]将所述混合液1加入到所述混合液2中进行第二次超声处理，得到所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液。
[0026]进一步地，所述不锈钢为310S不锈钢；所述电镀镍过程采用直流电源，电流5A，时间2min；所述电镀镍
‑
石墨烯过程采用直流电源，电流4A，时间10min。
[0027]进一步地，所述310S不锈钢在进行电镀镍过程之前先进行表面预处理；所述表面预处理的过程依次为金相砂纸打磨、碱液除油、水洗、酸洗除锈、水洗、活化、水洗。
[0028]本专利技术技术方案之三，一种提高310S不锈钢镀层结合力和耐高温氧化性能的方法，采用上述的镍
‑
石墨烯复合涂层的制备方法在310S不锈钢表面电镀镍
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石墨烯复合涂层。
[0029]本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术制备方法简单，所制备的镍
‑
石墨烯复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍
‑
石墨烯复合涂层，其特征在于，所述镍
‑
石墨烯复合涂层包括电镀镍镀层和电镀镍
‑
石墨烯复合镀层；所述电镀镍镀层所用电镀镍镀液的原料包括氨基磺酸镍300
‑
400g/L，氯化镍5
‑
15g/L，柠檬酸2.5
‑
7.5g/L，硼酸15
‑
20g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05
‑
0.15g/L；所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀层所用电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的原料包括氨基磺酸镍300
‑
400g/L，氯化镍5
‑
15g/L，柠檬酸2.5
‑
7.5g/L，硼酸15
‑
20g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05
‑
0.15g/L，石墨烯0.12
‑
0.19g/L。2.根据权利要求1所述的镍
‑
石墨烯复合涂层，其特征在于，所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液中石墨烯的浓度为0.16g/L。3.根据权利要求1所述的镍
‑
石墨烯复合涂层，其特征在于，所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的pH值为4.8
±
0.2；所述电镀镍
‑
石墨烯复合镀液的温度为40
‑
60℃。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的镍
‑
石墨烯复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配制电镀镍镀液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹晨，刘坐东，李维哲，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：