技术领域
[0001] 本
发明涉及一种制备钴-镍
二元合金粉体的电解液，特别是采用超声强化Co2+和Ni2+
阴极还原共沉积过程使用的电解液，属于功能金属合金材料制备技术领域。
背景技术
[0002] 钴-镍合金具有优良的磁学、电学和
力学性能，是重要的功能
磁性材料，具有高强度、低
热膨胀系数的特性，广泛作为计算机的储存装置和
电子设备的
电磁屏蔽及电子元器件和仪器的工业生产中，已成为新材料和高技术的重要组成部分。
[0003] 现有的制备钴-镍合金粉体的技术主要有化学法、机械
破碎法、
电沉积法等。其中电沉积法是在较低浓度的
金属离子溶液中，采用阴极还原技术电化学沉积得到合金，及时将阴极还原得到的金属粉脱离阴极板，从而得到金属粉体。
[0004] 采用电沉积法制备钴-镍合金粉体主要存在以下问题：
[0005] (1)如何有效控制所制得的钴-镍二元合金的组成，实现钴-镍二元合金组成和粒度的调控。
[0006] (2)通常电沉积制备的钴-镍二元合金粉在
电极上为松散结构，电极会很快失去活性，故很难连续进行。
[0007] (3)如何将沉积在电极上的金属粉从电极上剥离是电沉积制备粉体材料需解决的重要技术问题。
[0008] (4)在大
电流密度下，虽然沉积速率高，但存在沉积电流效率低的问题，而且制得的沉积产物粒径大的问题。
[0009] 超声-电沉积耦合是有效解决以上问题的技术。利用超声
空化所产生的高速微射流可强化传递过程，降低
边界层厚度，减小极化。另外，
超声波还可以降低电沉积过程中颗粒的团聚，使粒度均匀。
[0010] 采用超声-电沉积耦合技术制备钴-镍二元合金粉体仍然存在以下问题：
[0011] (1)如何有效控制超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体过程中电解液的组成，获得组成相对稳定和满足连续操作的电解液。
[0012] (2)如何防止所制得的钴-镍二元合金粉体的
氧化。
[0013] (3)如何解决所制得的钴-镍二元合金粉体的团聚问题。
[0014] 因此，研发满足超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体需要的电解液具有非常重要的意义。
发明内容
[0015] 本发明公开了一种制备钴-镍二元合金粉体的电解液，以满足超声-电沉积耦合连续化制备钴-镍二元合金粉体的要求，获得组成、粒度及形貌可控的钴-镍二元合金粉体，同时满足钴-镍二元合金粉体后处理、存储以及使用的要求。
[0016] 实现上述目的技术方案是：
[0017] 一种制备钴-镍二元合金粉体的电解液，特别是采用超声强化Co2+和Ni2+阴极还原沉积过程使用的电解液。该电解液以
硫酸钴和硫酸镍作为制备钴-镍合金的前驱体，三氟甲基磺酸盐和
柠檬酸作为缓冲剂，烷基糖苷作为钴-镍合金粉体的分散剂，烷基糖苷和三氟甲基磺酸盐作为钴-镍合金粉体的表面保护剂，
水作为
溶剂。电解液中Co2+、Ni2+浓度分别在0.01mol·L-1-0.40mol·L-1之间，三氟甲基磺酸盐和柠檬酸浓度分别在0.1mol·L-1-
0.40mol·L-1之间，三氟甲基磺酸盐与柠檬酸的摩尔比为1.0:(1.2-2.0)，烷基糖苷添加量为电解液
质量百分含量的0.1％-1.0％。
[0018] 进一步，其特征在于，所述三氟甲基磺酸盐为三氟甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸钠、三氟甲基磺酸
钾中的任意一种或者任意组合。
[0019] 进一步，其特征在于，所述的烷基糖苷为辛烷基葡糖苷、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种或任意的组合，所述烷基糖苷的葡萄糖聚合度为1.6-2.0。
[0020] 本发明采用的技术原理：
[0021] (1)选用三氟甲基磺酸盐和柠檬酸作为缓冲剂，同时柠檬酸根与金属离子有较强的配位作用，可缩小二价钴离子和二价镍离子的电极电位差，有利于钴和镍的共沉积。
[0022] (2)在电解液中添加烷基糖苷
表面活性剂，利用表面活性剂的成膜作用，可以实现超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体过程中粉体形貌和粒度的调控；表面活性剂在粉体的后处理过程中，还可以防止颗粒团聚；同时也可以防止金属的氧化。
[0023] (3)钴-镍二元合金粉体在干燥、存储以及使用时，为了防止粉体表面的氧化，常使用表面保护
试剂进行保护。因此，在电解液中添加三氟甲基磺酸盐和烷基糖苷可以对钴-镍二元合金粉体起到表面保护作用。
[0024] (4)在电解液配制过程中，首先将水、三氟甲基磺酸盐和柠檬酸混合，获得具有偏酸性的水溶液；然后加入主盐硫酸钴和硫酸镍混合成溶液，可以防止主盐
水解析出，形成稳定的水溶液；最后加入烷基糖苷表面活性剂，为形成稳定的电解液以及保护沉积产物创造条件。
[0025] 本发明的优点体现在：
[0026] (1)本发明的电解液针对超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体的特殊性，特别是在电解液中添加了三氟甲基磺酸盐和烷基糖苷，利用三氟甲基磺酸盐和烷基糖苷在系统中特殊性，通过电化学沉积-超声剥离耦合技术以及颗粒分散-表面保护技术，使钴-镍二元合金粉体的制备不仅工艺简单，而且可实现产物的组成、粒度及形貌的调控。
[0027] (2)选用三氟甲基磺酸盐和柠檬酸作为缓冲剂，可以使电解液在电沉积过程中pH值稳定，而且可以使电解液处在弱酸条件下，满足了电沉积过程的要求。
[0028] (3)将烷基糖苷表面活性剂作为电化学沉积过程的添加剂，该添加剂的加入有利于改善并调控钴-镍二元合金粉体的形貌；添加剂还可以提高合金粉体的分散性，避免合金粉体的团聚，有效控制了合金的粒度。
[0029] (4)在有氧存在的情况下，钴-镍二元合金粉体易被氧化，该电解液中添加烷基糖苷、三氟甲基磺酸盐可以防止金属的氧化，不仅为产物的保护和后期使用提供了有利条件，而且改善了产物的性能。
具体实施方式
[0030] 下面结合具体
实施例，对本发明作进一步的说明。
[0031] 实施例1
[0032] 电解液的配制：首先在釜式搅拌电解液配制设备中，将水、三氟甲基磺酸盐和柠檬酸进行混合；然后在该溶液中加入主盐硫酸钴和硫酸镍混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性剂。
[0033] 制得的电解液组成：Co2+、Ni2+浓度分别为0.01mol·L-1和0.40mol·L-1，三氟甲基-1 -1磺酸锂和柠檬酸的浓度分别为0.10mol·L 和0.20mol·L ，表面活性剂为辛烷基葡糖苷，其葡萄糖聚合度为1.6，添加量为电解液质量百分含量的0.4％。
[0034] 在上述电解液中经超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体的步骤如下：
[0035] (1)基体电极的预处理：将100mm×10mm×0.2mm
铜片用金相
砂纸打磨去除表面氧化层，并进行
抛光处理。经抛光打磨的基体在10％的NaOH溶液浸泡30min除去电极上的油污，然后用去离子水冲洗，干燥后备用。
[0036] (2)超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金：以所制得的铜电极为阴极、镍为
阳极，在超声作用下进行恒电流电沉积。电沉积过程的操作电流密度为20mA·cm-2，操作
温度为25℃，电沉积时间为50min。
超声波发生装置为
探头式超声波发生器，超声
频率为15kHz，超声作用强度为0.2W·cm-2。
[0037] (3)固液分离：在固液分离设备中，将上一步得到的固液混合物进行分离，所得到的固相物料进入下一步；
[0038] (4)洗涤：先用水洗涤上一步得到的固相物料，再用
乙醇对固相物料进行洗涤，除去固相物料中杂质，洗涤液经过分离处理后循环利用，洗涤后的固相物料进入下一步；
[0039] (5)干燥：将上一步得到的固相物料置于
真空干燥箱中，在80℃下将物料干燥至恒重，经过真空干燥处理后得到钴-镍合金粉体。
[0040] 实施例2
[0041] 电解液的配制：首先在管式混合电解液配制设备中，将水、三氟甲基磺酸盐和柠檬酸进行混合；然后在该溶液中加入主盐硫酸钴和硫酸镍混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性剂。
[0042] 制得的电解液组成：Co2+、Ni2+浓度分别为0.02mol·L-1和0.20mol·L-1，三氟甲基磺酸钠和柠檬酸的浓度分别为0.20mol·L-1和0.40mol·L-1，表面活性剂为癸烷基聚葡萄糖苷，其葡萄糖聚合度为1.8，添加量为电解液质量百分含量的1.0％。
[0043] 在上述电解液中经超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体的步骤如下：
[0044] (1)基体电极的预处理：将100mm×10mm×0.2mm铜片用金相砂纸打磨去除表面氧化层，并进行抛光处理。经抛光打磨的基体在10％的NaOH溶液浸泡30min除去电极上的油污，然后用去离子水冲洗，干燥后备用。
[0045] (2)超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金：以所制得的铜电极为阴极、镍为阳极，在超声作用下进行恒电流电沉积。电沉积过程的操作电流密度为20mA·cm-2，操作温度为45℃，电沉积时间为30min。超声波发生装置为探头式超声波发生器，超声频率为15kHz，超声作用强度为0.2W·cm-2。
[0046] 步骤(3)～(5)同实施例1。
[0047] 实施例3
[0048] 电解液的配制：首先在静态混合设备中电解液配制设备中，将水、三氟甲基磺酸盐和柠檬酸进行混合；然后在该溶液中加入主盐硫酸钴和硫酸镍混合成溶液；最后添加烷基糖苷表面活性剂。
[0049] 制得的电解液组成：Co2+、Ni2+浓度分别为0.40mol·L-1和0.40mol·L-1，三氟甲基磺酸钾和柠檬酸的浓度分别为0.30mol·L-1和0.40mol·L-1，表面活性剂为十八烷基糖苷，其葡萄糖聚合度为2.0，添加量为电解液质量百分含量的0.6％。
[0050] 在上述电解液中经超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金粉体的步骤如下：
[0051] (1)基体电极的预处理：将100mm×10mm×0.2mm铜片用金相砂纸打磨去除表面氧化层，并进行抛光处理。经抛光打磨的基体在10％的NaOH溶液浸泡30min除去电极上的油污，然后用去离子水冲洗，干燥后备用。
[0052] (2)超声-电沉积耦合制钴-镍二元合金：以所制得的铜电极为阴极、镍为阳极，在超声作用下进行恒电流电沉积。电沉积过程的操作电流密度为20mA·cm-2，操作温度为60℃，电沉积时间为15min。超声波发生装置为探头式超声波发生器，超声频率为15kHz，超声作用强度为0.2W·cm-2。
[0053] 步骤(3)～(5)同实施例1。
[0054] 本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。除上述各实施例，本发明的实施方案还有很多，凡采用等同或等效替换的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
