[发明专利]一种熔盐镀Ni-Yb合金层改性金属镍表面的方法

说明书

本发明涉及金属镍表面改性技术，具体是一种熔盐镀Ni‑Yb合金层改性金属镍表面的方法。本发明包括以下步骤：(1)配比原材料，(2)无水CaF₂‑LiF基础电解质净化，(3)熔盐电镀，(4)表面处理。采用熔盐电化学方法直接由氧化物原料(Yb₂O₃、NiO)在镍金属表面沉积Ni‑Yb合金镀层，能很好地解决产量、能耗及成本问题，且环境友好。通过控制电镀工艺参在镍金属表面形成0.5～2mm的Ni‑Yb合金镀层，从而显著提高其表面机械、电、磁等综合性能。

技术领域

本发明涉及金属镍表面改性技术，具体是一种熔盐镀Ni-Yb合金层改性金属镍表面的方法。

背景技术

Yb是资源相对充足的重稀土元素(地壳丰度3.3ppm)，其应用领域却多局限于其光学特性。近年，许多研究已表明Yb在有色金属合金结构及功能材料领域的应用前景非常广阔，特别需要指出的是，在镍及其合金中添加Yb等重稀土元素能显著提高合金的电、磁或机械性能，具有独特的改性和强韧化效果，能够对镍合金的磁性能产生特殊作用。当然，在许多领域，需要镍金属的表面性能非常优越，因此，能够在镍金属表面形成一定厚度Ni-Yb合金镀层，将会使镍金属表面的电、磁、机械、抗腐蚀性能显著提高。由于金属Yb主要是通过金属La真空还原Yb₂O₃获得，这种工艺产能低、设备繁杂、作业不连续，能耗大且生产成本高，制约了其发展。因此，通过纯金属Yb真空蒸镀在镍金属表面形成Ni-Yb合金镀层的成本会进一步提高。

发明内容

本发明目的是提供一种熔盐镀Ni-Yb合金层改性金属镍表面的方法，它降能耗、成本低且环境友好，是在熔盐体系内通过电还原方式Ni-Yb合金层改性金属镍表面的方法。

本发明的技术方案：一种熔盐镀Ni-Yb合金层改性金属镍表面的方法，包括以下步骤：

(1)配比原材料：

以无水CaF₂、LiF为基础电解质，Yb₂O₃、NiO为Ni-Yb合金镀层的供体原料；

配比要求：

无水CaF₂、LiF混合物为体系支持电解质，占熔盐镀体系物质质量百分含量为95～97％，其余为Yb₂O₃和NiO，且CaF₂:LiF摩尔比＝1:1，Yb₂O₃:NiO摩尔比＝1:4；

(2)无水CaF₂-LiF基础电解质净化：

将步骤(1)中的无水CaF₂、LiF充分混合，在温度850℃～900℃氮气保护条件下融化，以钨质电极为阴极，玻璃碳电极为阳极，在电压0.6～1.2V、电流密度0.2～0.6A/cm²条件下进行预电解，时间为0.5～1h；随后，通入2～6倍熔盐体积的高纯氮气搅拌熔体，并在真空度100～500Pa、温度800℃下保温1h，除去熔体表面浮渣；

(3)熔盐电镀：

对步骤(2)净化的CaF₂-LiF基础电解质熔体通氩气保护，在温度900～950℃、电压3.5～3.9V、电流密度0.7～0.9A/cm²条件下，电镀2.5～3.5h后取出阴极在氩气中冷却至室温，阴极为金属镍基体，阳极为高纯石墨；

(4)表面处理：

将步骤(3)熔盐电镀后的镍阴极表面去除颗粒和毛刺，并用0.1mol/L的磷酸清洗，再用蒸馏水清洗后经90℃烘干2h即可。

主要控制条件及依据：