本發(fā)明涉及一種制備鈷-鎳二元合金粉體的電解液，特別是采用超聲強(qiáng)化co2+和ni2+陰極還原共沉積過(guò)程使用的電解液，屬于功能金屬合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈷-鎳合金具有優(yōu)良的磁學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能，是重要的功能磁性材料，具有高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)的特性，廣泛作為計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存裝置和電子設(shè)備的電磁屏蔽及電子元器件和儀器的工業(yè)生產(chǎn)中，已成為新材料和高技術(shù)的重要組成部分。
現(xiàn)有的制備鈷-鎳合金粉體的技術(shù)主要有化學(xué)法、機(jī)械破碎法、電沉積法等。其中電沉積法是在較低濃度的金屬離子溶液中，采用陰極還原技術(shù)電化學(xué)沉積得到合金，及時(shí)將陰極還原得到的金屬粉脫離陰極板，從而得到金屬粉體。
采用電沉積法制備鈷-鎳合金粉體主要存在以下問(wèn)題：
(1)如何有效控制所制得的鈷-鎳二元合金的組成，實(shí)現(xiàn)鈷-鎳二元合金組成和粒度的調(diào)控。
(2)通常電沉積制備的鈷-鎳二元合金粉在電極上為松散結(jié)構(gòu)，電極會(huì)很快失去活性，故很難連續(xù)進(jìn)行。
(3)如何將沉積在電極上的金屬粉從電極上剝離是電沉積制備粉體材料需解決的重要技術(shù)問(wèn)題。
(4)在大電流密度下，雖然沉積速率高，但存在沉積電流效率低的問(wèn)題，而且制得的沉積產(chǎn)物粒徑大的問(wèn)題。
超聲-電沉積耦合是有效解決以上問(wèn)題的技術(shù)。利用超聲空化所產(chǎn)生的高速微射流可強(qiáng)化傳遞過(guò)程，降低邊界層厚度，減小極化。另外，超聲波還可以降低電沉積過(guò)程中顆粒的團(tuán)聚，使粒度均勻。
采用超聲-電沉積耦合技術(shù)制備鈷-鎳二元合金粉體仍然存在以下問(wèn)題：
(1)如何有效控制超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體過(guò)程中電解液的組成，獲得組成相對(duì)穩(wěn)定和滿足連續(xù)操作的電解液。
(2)如何防止所制得的鈷-鎳二元合金粉體的氧化。
(3)如何解決所制得的鈷-鎳二元合金粉體的團(tuán)聚問(wèn)題。
因此，研發(fā)滿足超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體需要的電解液具有非常重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備鈷-鎳二元合金粉體的電解液，以滿足超聲-電沉積耦合連續(xù)化制備鈷-鎳二元合金粉體的要求，獲得組成、粒度及形貌可控的鈷-鎳二元合金粉體，同時(shí)滿足鈷-鎳二元合金粉體后處理、存儲(chǔ)以及使用的要求。
實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是：
一種制備鈷-鎳二元合金粉體的電解液，特別是采用超聲強(qiáng)化co2+和ni2+陰極還原沉積過(guò)程使用的電解液。該電解液以硫酸鈷和硫酸鎳作為制備鈷-鎳合金的前驅(qū)體，三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸作為緩沖劑，烷基糖苷作為鈷-鎳合金粉體的分散劑，烷基糖苷和三氟甲基磺酸鹽作為鈷-鎳合金粉體的表面保護(hù)劑，水作為溶劑。電解液中co2+、ni2+濃度分別在0.01mol·l-1-0.40mol·l-1之間，三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸濃度分別在0.1mol·l-1-0.40mol·l-1之間，三氟甲基磺酸鹽與檸檬酸的摩爾比為1.0:(1.2-2.0)，烷基糖苷添加量為電解液質(zhì)量百分含量的0.1％-1.0％。
進(jìn)一步，其特征在于，所述三氟甲基磺酸鹽為三氟甲基磺酸鋰、三氟甲基磺酸鈉、三氟甲基磺酸鉀中的任意一種或者任意組合。
進(jìn)一步，其特征在于，所述的烷基糖苷為辛烷基葡糖苷、癸烷基聚葡萄糖苷、十二烷基糖苷、十四烷基糖苷、十六烷基葡萄糖苷、十八烷基糖苷中的任意一種或任意的組合，所述烷基糖苷的葡萄糖聚合度為1.6-2.0。
本發(fā)明采用的技術(shù)原理：
(1)選用三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸作為緩沖劑，同時(shí)檸檬酸根與金屬離子有較強(qiáng)的配位作用，可縮小二價(jià)鈷離子和二價(jià)鎳離子的電極電位差，有利于鈷和鎳的共沉積。
(2)在電解液中添加烷基糖苷表面活性劑，利用表面活性劑的成膜作用，可以實(shí)現(xiàn)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體過(guò)程中粉體形貌和粒度的調(diào)控；表面活性劑在粉體的后處理過(guò)程中，還可以防止顆粒團(tuán)聚；同時(shí)也可以防止金屬的氧化。
(3)鈷-鎳二元合金粉體在干燥、存儲(chǔ)以及使用時(shí)，為了防止粉體表面的氧化，常使用表面保護(hù)試劑進(jìn)行保護(hù)。因此，在電解液中添加三氟甲基磺酸鹽和烷基糖苷可以對(duì)鈷-鎳二元合金粉體起到表面保護(hù)作用。
(4)在電解液配制過(guò)程中，首先將水、三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸混合，獲得具有偏酸性的水溶液；然后加入主鹽硫酸鈷和硫酸鎳混合成溶液，可以防止主鹽水解析出，形成穩(wěn)定的水溶液；最后加入烷基糖苷表面活性劑，為形成穩(wěn)定的電解液以及保護(hù)沉積產(chǎn)物創(chuàng)造條件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：
(1)本發(fā)明的電解液針對(duì)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體的特殊性，特別是在電解液中添加了三氟甲基磺酸鹽和烷基糖苷，利用三氟甲基磺酸鹽和烷基糖苷在系統(tǒng)中特殊性，通過(guò)電化學(xué)沉積-超聲剝離耦合技術(shù)以及顆粒分散-表面保護(hù)技術(shù)，使鈷-鎳二元合金粉體的制備不僅工藝簡(jiǎn)單，而且可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的組成、粒度及形貌的調(diào)控。
(2)選用三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸作為緩沖劑，可以使電解液在電沉積過(guò)程中ph值穩(wěn)定，而且可以使電解液處在弱酸條件下，滿足了電沉積過(guò)程的要求。
(3)將烷基糖苷表面活性劑作為電化學(xué)沉積過(guò)程的添加劑，該添加劑的加入有利于改善并調(diào)控鈷-鎳二元合金粉體的形貌；添加劑還可以提高合金粉體的分散性，避免合金粉體的團(tuán)聚，有效控制了合金的粒度。
(4)在有氧存在的情況下，鈷-鎳二元合金粉體易被氧化，該電解液中添加烷基糖苷、三氟甲基磺酸鹽可以防止金屬的氧化，不僅為產(chǎn)物的保護(hù)和后期使用提供了有利條件，而且改善了產(chǎn)物的性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1
電解液的配制：首先在釜式攪拌電解液配制設(shè)備中，將水、三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸進(jìn)行混合；然后在該溶液中加入主鹽硫酸鈷和硫酸鎳混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性劑。
制得的電解液組成：co2+、ni2+濃度分別為0.01mol·l-1和0.40mol·l-1，三氟甲基磺酸鋰和檸檬酸的濃度分別為0.10mol·l-1和0.20mol·l-1，表面活性劑為辛烷基葡糖苷，其葡萄糖聚合度為1.6，添加量為電解液質(zhì)量百分含量的0.4％。
在上述電解液中經(jīng)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體的步驟如下：
(1)基體電極的預(yù)處理：將100mm×10mm×0.2mm銅片用金相砂紙打磨去除表面氧化層，并進(jìn)行拋光處理。經(jīng)拋光打磨的基體在10％的naoh溶液浸泡30min除去電極上的油污，然后用去離子水沖洗，干燥后備用。
(2)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金：以所制得的銅電極為陰極、鎳為陽(yáng)極，在超聲作用下進(jìn)行恒電流電沉積。電沉積過(guò)程的操作電流密度為20ma·cm-2，操作溫度為25℃，電沉積時(shí)間為50min。超聲波發(fā)生裝置為探頭式超聲波發(fā)生器，超聲頻率為15khz，超聲作用強(qiáng)度為0.2w·cm-2。
(3)固液分離：在固液分離設(shè)備中，將上一步得到的固液混合物進(jìn)行分離，所得到的固相物料進(jìn)入下一步；
(4)洗滌：先用水洗滌上一步得到的固相物料，再用乙醇對(duì)固相物料進(jìn)行洗滌，除去固相物料中雜質(zhì)，洗滌液經(jīng)過(guò)分離處理后循環(huán)利用，洗滌后的固相物料進(jìn)入下一步；
(5)干燥：將上一步得到的固相物料置于真空干燥箱中，在80℃下將物料干燥至恒重，經(jīng)過(guò)真空干燥處理后得到鈷-鎳合金粉體。
實(shí)施例2
電解液的配制：首先在管式混合電解液配制設(shè)備中，將水、三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸進(jìn)行混合；然后在該溶液中加入主鹽硫酸鈷和硫酸鎳混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性劑。
制得的電解液組成：co2+、ni2+濃度分別為0.02mol·l-1和0.20mol·l-1，三氟甲基磺酸鈉和檸檬酸的濃度分別為0.20mol·l-1和0.40mol·l-1，表面活性劑為癸烷基聚葡萄糖苷，其葡萄糖聚合度為1.8，添加量為電解液質(zhì)量百分含量的1.0％。
在上述電解液中經(jīng)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體的步驟如下：
(1)基體電極的預(yù)處理：將100mm×10mm×0.2mm銅片用金相砂紙打磨去除表面氧化層，并進(jìn)行拋光處理。經(jīng)拋光打磨的基體在10％的naoh溶液浸泡30min除去電極上的油污，然后用去離子水沖洗，干燥后備用。
(2)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金：以所制得的銅電極為陰極、鎳為陽(yáng)極，在超聲作用下進(jìn)行恒電流電沉積。電沉積過(guò)程的操作電流密度為20ma·cm-2，操作溫度為45℃，電沉積時(shí)間為30min。超聲波發(fā)生裝置為探頭式超聲波發(fā)生器，超聲頻率為15khz，超聲作用強(qiáng)度為0.2w·cm-2。
步驟(3)～(5)同實(shí)施例1。
實(shí)施例3
電解液的配制：首先在靜態(tài)混合設(shè)備中電解液配制設(shè)備中，將水、三氟甲基磺酸鹽和檸檬酸進(jìn)行混合；然后在該溶液中加入主鹽硫酸鈷和硫酸鎳混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性劑。
制得的電解液組成：co2+、ni2+濃度分別為0.40mol·l-1和0.40mol·l-1，三氟甲基磺酸鉀和檸檬酸的濃度分別為0.30mol·l-1和0.40mol·l-1，表面活性劑為十八烷基糖苷，其葡萄糖聚合度為2.0，添加量為電解液質(zhì)量百分含量的0.6％。
在上述電解液中經(jīng)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金粉體的步驟如下：
(1)基體電極的預(yù)處理：將100mm×10mm×0.2mm銅片用金相砂紙打磨去除表面氧化層，并進(jìn)行拋光處理。經(jīng)拋光打磨的基體在10％的naoh溶液浸泡30min除去電極上的油污，然后用去離子水沖洗，干燥后備用。
(2)超聲-電沉積耦合制鈷-鎳二元合金：以所制得的銅電極為陰極、鎳為陽(yáng)極，在超聲作用下進(jìn)行恒電流電沉積。電沉積過(guò)程的操作電流密度為20ma·cm-2，操作溫度為60℃，電沉積時(shí)間為15min。超聲波發(fā)生裝置為探頭式超聲波發(fā)生器，超聲頻率為15khz，超聲作用強(qiáng)度為0.2w·cm-2。
步驟(3)～(5)同實(shí)施例1。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。除上述各實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施方案還有很多，凡采用等同或等效替換的技術(shù)方案，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。