[發明專利]一種利用非水溶液電解系統提取納米第二相的方法

有效

• 申請號: 202011098339.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112255252B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 劉祖銘;盧思哲;李全;呂學謙;艾永康;曹鑌;周旭;任亞科;農必重;魏冰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明涉及一種利用非水溶液電解系統提取納米第二相的方法及其應用。本發明通過獨特的電解系統設計，使電解液在電解過程中形成溢流和渦流，溢流和渦流電解液不斷地沖刷電極和電解槽，可以有效的防止納米第二相在電極和電解槽的表面吸附以及納米第二相的團聚。通過電解液成分設計，尤其是電解質、增稠劑和絡合劑的配合使用，可實現鐵磁性合金的選擇性電解反應，實現鐵磁性合金中基體與第二相的有效分離，抑制Fe³⁺在第二相表面的沉降及包覆；有效的增加了第二相沉降阻力，抑制第二相沉降。使用該電解液及電解體系，有利于提高電解反應效率，提高尺寸小于20nm尤其是尺寸小于15nm第二相的收集率，實現鐵磁性合金中納米第二相提取與表征。

技術領域

本發明涉及一種利用非水溶液電解系統提取納米第二相的方法，屬于電化學及材料表征領域。

背景技術

第二相強化鐵磁性合金是一類重要的合金材料。對鐵磁性合金中微、納尺度第二相進行準確表征，是設計和發展高性能鐵磁性合金及其制備技術的重要途徑。金相顯微鏡及掃描電鏡無法完整的表征微、納尺度第二相的結構、晶格序列等信息，尤其是納米第二相，需要使用透射電鏡/高分辨透射電鏡(TEM/HRTEM)對其進行分析表征，而高質量TEM/HRTEM測試樣品的制備是對合金準確表征的重要前提。

目前，TEM/HRTEM樣品主要制備方法有聚焦離子束減薄(FIB)、電解雙噴減薄、離子減薄。使用FIB制備鐵磁性合金TEM/HRTEM測試樣品時，被離子束沖擊分離的磁性樣品，易對掃描電鏡設備帶來不可逆損傷；采用電解雙噴減薄或離子減薄制備鐵磁性合金TEM/HRTEM測試樣品，樣品較薄且易碎，容易出現強化相或合金基體脫落的現象，使所制備的TEM樣品所含第二相信息不完整，也易對電鏡系統也會造成污染及不可逆損傷。由此可見，由于鐵磁性合金具有較強的磁性，特別是易碎的磁性材料，給TEM/HRTEM測試樣品制備帶來了極大的挑戰。同時，鐵磁性合金樣品在電磁場作用下被磁化，對電鏡設備有很強的信號干擾，影響測試表征的準確性，因此，對于鐵磁性和磁性材料樣品，只能采用具有獨特結構的透射電鏡才能進行TEM/HRTEM結構觀察，極大地增加了鐵磁性合金的分析表征成本，急需開發低成本、設備友好的鐵磁性合金TEM樣品及其制備技術。

針對以上問題，Zhao等[Qian Zhao,et al.Advanced Powder Technology 26(2015)1578–1582]采用20％的鹽酸提取氣霧化、球磨及退火Fe–14Cr–2W–0.2V–0.07Ta粉末中Y₂O₃，然后對其進行離心、清洗，超聲分散，使用懸浮液制備了TEM分析樣品，對其進行了TEM表征。中國專利CN102213654A公開了有機溶液電解萃取和檢測鋼中非金屬夾雜物的方法，在有機電解液中使鋼發生選擇性電解反應，利用濾紙分離出電解液中的大尺寸非金屬夾雜物，并使用掃描電鏡進行觀測。中國專利CN102818723A公開了一種電解提取和檢測鋼中細微夾雜物的方法，使用有機電解液對鋼試樣進行電解，采用離心法對電解液進行分離并收集夾雜物，進行掃描電鏡檢測。中國專利CN108802079A公開了一種鐵磁性合金粉末的第二相表征方法，該專利設計了一種在室溫下能夠正常使用的電解液。

上述報道存在如下問題：

(1)Y₂O₃容易在鹽酸中發生化學反應、溶解，極易使Y₂O₃，尤其是納米Y₂O₃相的結構破壞，制樣條件苛刻；Fe³⁺容易發生水解，形成Fe(OH)₃膠體或沉淀，沉降并包覆于第二相顆粒表面，污染樣品；