一种绿色环保电沉积镍涂层的方法与流程

1.本发明涉及电力储能领域，涉及一种绿色环保电沉积镍涂层的方法；更具体地，是涉及一种基于氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体电沉积制备镍涂层的方法。


背景技术：

2.电沉积镍技术是指借电化学作用在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的表面处理方法。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。现阶段的电沉积镍技术主要是将工作件制件作阴极，纯镍板阳级，挂入以硫酸镍、氯化钠和硼酸所配成的电解液中，进行电电沉积。为了获得较好的表面质量，一般会添加萘二磺酸钠、糖精、香豆素、对甲苯磺胺等光亮剂。相关有机化合物的添加一方面提高了操作的复杂性，更重要的是也对环境有一定的影响。如何在获得高质量的金属镍的同时消除电沉积液对环境的危害已成为亟待解决的问题。
3.低共熔溶剂具有电化学窗口宽、溶解性和导电性好、蒸汽压低以及良好的物理化学稳定性等优点，是一种新型的绿色溶剂。在电沉积金属方面，由于低共熔溶剂能够选择性的溶解金属化合物，同时具有良好的导电性和较负的还原电势，在室温下即可电沉积得到大多数能在水溶液中得到的金属，且无副反应，因而得到的金属质量好，电流效率高。同时，由于低共熔溶剂的制备过程简单、原料价格低廉，在有色金属冶金技术领域具有广阔的应用前景。现阶段，研究人员以摩尔比1:2的氯化胆碱和乙二醇离子液体为基体体系，然后加氯化镍恒电压电镀得到镍涂层；其中；乙二醇具有一定的毒性，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供了一种绿色环保电沉积镍涂层的方法。
5.技术方案：本发明所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，具体操作步骤如下：
6.(1)、先将氯化胆碱和氯化镍均匀混合，将混合有氯化胆碱和氯化镍的混合物加热至80℃，恒温后直至两种固体溶解，从而生成透明状粘稠的液体，即氯化胆碱
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氯化镍离子液体；
7.(2)、针对生成的氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体，外挂镍片作为可溶性阳极，外挂铜块作为可溶性阴极；
8.(3)、将两个电极浸入至生成的氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体后通过连接导线与外接电源连接，从而进行恒电流电沉积；
9.(4)、通过恒电流电沉积后，将样品进行超声清洗、干燥，最终得到沉积镍涂层。
10.进一步的，在步骤(1)中，所述氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体中氯化胆碱和氯化镍的摩尔比为1:2。
11.进一步的，在所述步骤(2)中，所述可溶性阳极和阴极的间距为2.5cm。
12.进一步的，在所述步骤(3)中，所述恒电流密度为10
‑
15ma/cm2。
13.进一步的，在所述步骤(3)中，所述电沉积温度为85
‑
95℃。
14.进一步的，所述电沉积时间为60
‑
90分钟。
15.有益效果：本发明与现有技术相比，本发明采用氯化胆碱和氯化镍为原料，形成为离子液体，以该离子液体为电解液通过直接电沉积制备金属镍涂层。本发明采用的原料简单，操作简单易行，绿色环保，安全无毒。
附图说明
16.图1是本发明的操作流程图；
17.图2是本发明实例1中得到的镍涂层的xrd图；
18.图3是本发明实例2中得到的镍涂层的eds图；
19.图4是本发明实例3中得到的镍涂层的表面xrd图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
21.如图1所述，本发明所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，具体操作步骤如下：
22.(1)、先将氯化胆碱和氯化镍均匀混合，将混合有氯化胆碱和氯化镍的混合物加热至80℃，恒温后直至两种固体溶解，从而生成透明状粘稠的液体，即氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体；
23.(2)、针对生成的氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体，外挂镍片作为可溶性阳极，外挂铜块作为可溶性阴极；
24.(3)、将两个电极浸入至生成的氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体后通过连接导线与外接电源连接，从而进行恒电流电沉积；
25.(4)、通过恒电流电沉积后，将样品进行超声清洗、干燥，最终得到沉积镍涂层。
26.进一步的，在步骤(1)中，所述氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体中氯化胆碱和氯化镍的摩尔比为1:2。
27.进一步的，在所述步骤(2)中，所述可溶性阳极和阴极的间距为2.5cm。
28.进一步的，在所述步骤(3)中，所述恒电流密度为10
‑
15ma/cm2。
29.进一步的，在所述步骤(3)中，所述电沉积温度为85
‑
95℃。
30.进一步的，所述电沉积时间为60
‑
90分钟。
31.实施例1：
32.1)、离子液体中氯化胆碱和氯化镍摩尔比为1:2，按一定比例将氯化胆碱和氯化镍混合均匀后然后加热到75℃，恒温直到两种固体全部溶解，生成的透明状粘稠的液体即为氯化胆碱
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氯化镍离子液体；
33.2)、将镍片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，放入加热至85℃的上述离子中进行60分钟恒电流电沉积，其中阳极和阴极间距离为2.5cm，电流密度为10ma/cm2；
34.3)、电沉积后，将样品取出用去离子水超声清洗，最后用吹风机低温吹；
35.所得涂层的xrd分析图参见图2，可以发现铜基体上的涂层为镍镀层。
36.实施例2：
37.1)、离子液体中氯化胆碱和氯化镍摩尔比为1:2，按一定比例将氯化胆碱和氯化镍混合均匀后然后加热到75℃，恒温直到两种固体全部溶解，生成的透明状粘稠的液体即为氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体；
38.2)、将镍片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，放入加热至90℃的上述离子中进行75分钟恒电流电沉积，其中阳极和阴极间距离为2.5cm，电流密度为12ma/cm2；
39.3)、电沉积后，将样品取出用去离子水超声清洗，最后用吹风机低温吹干；
40.所得涂层的的eds图参见图3，可以发现铜基体上的涂层为镍镀层。
41.实施例3：
42.1)、离子液体中氯化胆碱和氯化镍摩尔比为1:2，按一定比例将氯化胆碱和氯化镍混合均匀后然后加热到75℃，恒温直到两种固体全部溶解，生成的透明状粘稠的液体即为氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体；
43.2)、将镍片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，放入加热至95℃的上述离子中进行90分钟恒电流电沉积，其中阳极和阴极间距离为2.5cm，电流密度为15ma/cm2；
44.3)、电沉积后，将样品取出用去离子水超声清洗，最后用吹风机低温吹干；所得涂层的的表面能谱分析图参见图4，可以发现铜基体上的涂层为镍涂层。


技术特征：
1.一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：(1)、先将氯化胆碱和氯化镍均匀混合，将混合有氯化胆碱和氯化镍的混合物加热至80℃，恒温后直至两种固体溶解，从而生成透明状粘稠的液体，即氯化胆碱
‑
氯化镍离子液体；(2)、针对生成的氯化胆碱
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氯化镍离子液体，外挂镍片作为可溶性阳极，外挂铜块作为可溶性阴极；(3)、将两个电极浸入至生成的氯化胆碱
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氯化镍离子液体后通过连接导线与外接电源连接，从而进行恒电流电沉积；(4)、通过恒电流电沉积后，将样品进行超声清洗、干燥，最终得到沉积镍涂层。2.根据权利要求1所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述氯化胆碱
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氯化镍离子液体中氯化胆碱和氯化镍的摩尔比为1:2。3.根据权利要求1所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述可溶性阳极和阴极的间距为2.5cm。4.根据权利要求1所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述恒电流密度为10
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15ma/cm2。5.根据权利要求1所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述电沉积温度为85
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95℃。6.根据权利要求1所述的一种绿色环保电沉积镍涂层的方法，其特征在于，所述电沉积时间为60
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90分钟。

技术总结
本发明公开了一种绿色环保电沉积镍涂层的方法。属于电镀工艺领域，具体步骤：将氯化胆碱和氯化镍均匀混合，将混合有氯化胆碱和氯化镍的混合物加热到80℃，恒温直到两种固体全部溶解，从而生成透明状粘稠的液体，即氯化胆碱


技术研发人员：王铁邦 苏俊亮 江凡
受保护的技术使用者：南京信息工程大学滨江学院
技术研发日：2021.07.20
技术公布日：2021/9/17