[發明專利]鎳電鍍液和使用鎳電鍍液制備超疏水鎳鍍層的方法

無效

• 申請號: 201110152051.2
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102199783A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 谷長棟;涂江平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于金屬鍍層電沉積制備領域，具體涉及一種鎳電鍍液和使用該鎳電鍍液制備超疏水鎳鍍層的方法。

背景技術

超疏水(憎水)表面一般是指與水的接觸角大于150度的表面，在材料表面防腐、防冰、船體減阻和微流體等領域有廣泛的潛在應用。純金屬表面一般表現為親水特性，如果要使金屬表面獲得超疏水特性，通常采用兩步法處理：首先金屬表面要進行粗糙化處理，然后再進行低表面能物質的覆蓋。兩步法工藝較繁鎖，費時，并且制得的超疏水表面穩定性較差，對超疏水表面的廣泛應用帶來困難。大量研究表明對材料表面進行納米化處理可以大大提高材料的疏水特性，而電沉積技術是實現金屬表面大面積納米化的有效手段。盡管如此，目前，在純金屬表面通過一步法電沉積獲得超疏水特性的技術還存在一定的困難；此外，目前采用的電沉積技術多采用水性電解液體系，由于電解液中含有強酸或者強堿，因此對環境和操作人員造成傷害。因此，開發綠色環保的電沉積技術實現大面積制備超疏水金屬表面的工藝具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種鎳電鍍液和使用該鎳電鍍液制備超疏水鎳鍍層的方法，該鎳電鍍液安全環保，使用該電鍍液的電沉積工藝簡單可控，安全環保，制備得到的鎳鍍層具有超疏水特性。

一種鎳電鍍液，以氯化膽堿基離子液體作為溶劑，以NiCl₂·6H₂O或者NiCl₂為溶質；其中，所述的溶質的摩爾濃度為0.1～3摩爾/升，所述的氯化膽堿基離子液體為摩爾比為1∶2的氯化膽堿與乙二醇的混合液、或者摩爾比為1∶2的氯化膽堿與丙二醇的混合液、或者摩爾比為1∶2的氯化膽堿與尿素的混合液。

上述的各化學品均為常規化學品，可從市場購得。其中氯化膽堿的分子式為C₅H₁₄ClNO，產品Cas代碼為67-48-1。

上述鎳電鍍液可由以下方法制備得到：

將NiCl₂·6H₂O或者NiCl₂按比例溶解于氯化膽堿基離子液體即可。

一種使用所述的鎳電鍍液制備超疏水鎳鍍層的方法，以純鎳為陽極，以待電鍍工件作為陰極，在所述的鎳電鍍液中進行電鍍，所述的鎳電鍍液的溫度為室溫～200℃，電鍍時的電壓為0.2～2V。

優選所述的鎳電鍍液中溶質的摩爾濃度為0.5-1.5摩爾/升，得到的鎳鍍層的超疏水最佳。

優選所述的鎳電鍍液的溫度為60～100℃，所得的鎳鍍層質量好，不易產生裂紋。

施鍍電源可以采用直流電源或者脈沖電源。在電鍍結束后，通常采用甲醇和水依次清洗鍍層并吹干。

電鍍制得的鎳鍍層的厚度由電鍍時間決定。

本發明中，采用氯化膽堿基離子液體作為鎳電鍍液溶劑，由于其是由特定有機陽離子和陰離子構成，在室溫或接近室溫下呈液態的熔鹽體系，從而具有一系列獨特的物理化學性能，作為電化學反應的介質溶劑，與水性電鍍液或有機溶劑相比，具有獨特優勢，如反應效率高、電化學窗口寬、蒸汽壓極低、熱穩定性高等，而且對環境友好。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明的鎳電鍍液成分簡單，配制方便，對環境友好。使用該鎳電鍍液制備鎳鍍層的工藝簡單可控，不含腐蝕性物質，電鍍過程中無蒸汽排放。所得鎳鍍層具有超疏水特性，接觸角大于160°和滾動角小于2°。本發明制得的超疏水鎳鍍層可應用于船艦外表面、金屬管道內壁等需要減小水阻力的場合。

附圖說明

圖1是本發明方法制備的超疏水鎳鍍層的掃描電子顯微照片。

具體實施方式

下面結合實施例來詳細說明本發明，但本發明并不僅限于此。

實施例1：

將氯化膽堿(從阿拉丁試劑(上海)有限公司購得)與乙二醇按照摩爾比1∶2在75℃下攪拌混合，得到氯化膽堿基離子液體。將5克NiCl₂·6H₂O溶解于40ml氯化膽堿基離子液體中，即獲得鎳電鍍液。

以電解鎳作為陽極，黃銅片作為陰極，在上述制得的鎳電鍍液中進行電鍍，施鍍電壓為1V，鎳電鍍液的溫度為90℃，電鍍時間1小時，電鍍結束后，用甲醇和水對鍍層依次進行清洗并吹干即可。

上述制得的鎳鍍層厚度大約5μm。掃描電子顯微照片顯示鎳鍍層表面由納米尺度的鎳薄片構成，其掃描電子顯微鏡照片如圖1所示。