[發明專利]一種多相脈沖電沉積制備鎳磷納米結構非晶合金的方法

有效

• 申請號: 201610597600.X
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN107653465B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 郭春雨;馮濤;方旖旎;吳斌;蘭司
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/18;B82Y40/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞;朱顯國

本發明公開了一種多相脈沖電沉積制備鎳磷納米結構非晶合金的方法，采用多相脈沖電沉積技術，在一個電沉積周期內，工作電極上依次施加400～500mA/cm²的高電流密度和50～250mA/cm²的中電流密度，再關斷一定的時間，循環多次后制得鎳磷納米結構非晶合金。電沉積過程中，高電流密度持續時間短，促進形核；中電流密度占據大部分的時間，促進核長大；關斷時間內使電極表層附近的離子濃度充分復原。本發明方法制備的鎳磷納米結構非晶合金內部無氧化、界面無沾污，具有非常高的純度和致密性，其質量優于傳統的惰性氣體冷凝法和磁控濺射法制備的納米結構非晶合金。

技術領域

本發明屬于非晶態合金領域，涉及一種多相脈沖電沉積制備鎳磷納米結構非晶合金的方法。

背景技術

納米結構非晶合金是一種新型非晶合金材料，由納米級非晶態顆粒、以及顆粒與顆粒間形成的界面組成。界面處的自由體積比非晶顆粒內部要更多，因此在微觀結構上存在著原子密度波動。通過控制引入界面的密度以及界面自由體積的擴散程度，能夠對材料整體的原子結構和密度進行調控，進而實現材料的力學、電學、磁學等宏觀性能的調控。

目前，惰性氣體冷凝法是最常用的制備納米結構非晶合金的方法。該方法先在惰性氣氛中將所需材料蒸發，蒸發出來的材料原子與惰性氣體碰撞冷凝形成納米級非晶顆粒，真空原位收集納米非晶顆粒后在高達5GPa的壓力下壓制成塊體納米結構非晶合金。上述方法已成功應用于Au-Si、Au-La、Cu-Sc、Fe-Sc、Fe-Si、Pd-Si、Ni-Ti、Ni-Zr、Ti-P等納米結構非晶合金的制備，但非晶顆粒界面處存在氧化與孔隙的問題，影響材料的性能。磁控濺射和大塑性變形法也可用于制備納米結構非晶合金。磁控濺射法獲得的納米結構非晶合金與惰性氣體冷凝法制備得到的具有相近的結構和性質。大塑性變形法制備納米結構非晶合金，這一研究還尚不完善，并且制備過程中也容易出現晶化現象。

電沉積法可用于制備非晶合金，目前為止，已經發展出電沉積(Fe,Co,Ni)P、(Ni,Pd,Cr)H、(Fe,Co,Ni)B、(Fe,Co,Ni)Mo、(Fe,Co)W等系列非晶合金。Ma等人用恒電流法在Nd-Fe-B永磁體襯底上成功長出非晶Ni-P鍍層，通過改變電流密度、pH值、電沉積的水浴溫度以及電鍍液中亞磷酸的濃度獲得了不同磷原子含量的NiP鍍層，防腐蝕性能得到提高(C.B Ma等,Appl.Surf.Sci.，2006，253，2251-2256)。Zeller和Landau采用周期性反向電流法電沉積Ni-P非晶合金，在一個電沉積周期內相繼施加正向電流和負向電流，通過改變正向電流和負向電流的數值、正向電流與負向電流持續的時間獲得了一系列鎳磷非晶合金(ZellerR L和Landau U，J.Electrochem.Soc.，1991，138，1010-1017)。現有的電沉積法只能制備傳統的鎳磷非晶合金，未能在鎳磷非晶合金中引入納米結構，進一步提高鎳磷非晶合金的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多相脈沖電沉積制備鎳磷納米結構非晶合金的方法。該方法通過多相脈沖電沉積技術，采用該技術制備的鎳磷納米結構非晶合金內部無氧化、界面無沾污，具有非常高的純度和致密性，其質量優于傳統的惰性氣體冷凝法和磁控濺射法制備的納米結構非晶合金。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種多相脈沖電沉積制備鎳磷納米結構非晶合金的方法，包括以下步驟：

以Pt片為陽極，以表面清潔化處理后的銅片為陰極，置于電鍍液中，在45～80℃的水浴溫度下進行電沉積，每個電沉積周期內在工作電極上依次施加400～500mA/cm²的高電流密度和50～250mA/cm²的中電流密度，再關斷電流，循環多次，即制得鎳磷納米結構非晶合金。