專利名稱：非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝，屬于儲(chǔ)氫合金粉化學(xué)鍍覆工藝技術(shù)。
在目前已開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)氫介質(zhì)中，鎂及其合金以其高儲(chǔ)氫量，低比重，價(jià)格低廉，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)日益引起人們的廣泛關(guān)注。但鎂基合金作為儲(chǔ)氫材料，卻有三個(gè)嚴(yán)重的弱點(diǎn)一是鎂及其合金在空氣中易被氧化，表面生成的氧化膜妨礙合金的活化及吸放氫；在堿液中易腐蝕，生成不致密的Mg(OH)2，易使溶液透過(guò)，繼續(xù)腐蝕，危及體相；二是鎂及其合金的氫化物過(guò)于穩(wěn)定，在250℃以下，不發(fā)生任何實(shí)際意義上的吸放氫過(guò)程，即使在250℃以上，也要反復(fù)活化多次才能可逆地吸放氫；三是鎂及其合金的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能差。
化學(xué)鍍銅是改性儲(chǔ)氫合金性能的一種很有效的方法，一些儲(chǔ)氫合金與水氣接觸或在水溶液中易于腐蝕，表面生成氫氧化物，對(duì)合金的儲(chǔ)氫性能產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致合金儲(chǔ)氫量迅速衰減，所以儲(chǔ)氫合金的腐蝕問(wèn)題引起了人們的關(guān)注。目前的文獻(xiàn)還沒(méi)有非水體系中對(duì)儲(chǔ)氫合金粉化學(xué)鍍方面的報(bào)道，一般都是從穩(wěn)定劑方面入手，研究少量有機(jī)試劑的添加對(duì)鍍液穩(wěn)定性及沉積速度的影響。在傳統(tǒng)的以水為溶劑的化學(xué)鍍銅工藝中，使用甲醛為還原劑時(shí)，鍍覆過(guò)程中Cu2+易被還原生成Cu2O，產(chǎn)生的Cu+易發(fā)生歧化反應(yīng)，生成微小的銅顆粒，使鍍液快速分解，從而嚴(yán)重影響鍍銅的效果及鍍后合金的性能。
上述的非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝包括下述步驟
1)該非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝以水-有機(jī)極性物質(zhì)組成的體系為溶劑，其中有機(jī)極性物質(zhì)為帶有羥基、羧基、氨基等親水性官能團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)極性物質(zhì)所占的體積百分含量介于5-80％之間；2)在上述溶劑中，按CuSO4·5H2O為10～40g/L、K4[Fe(CN)6]·3H2O為15～35mg/L、HCHO為10～45ml/L配制鍍液；3)在上述的鍍液中，按0.05～0.4g/L的量加入200～400目的合金粉，在攪拌速度為250～400轉(zhuǎn)/min、溫度為25～45℃、pH＝12～13.5條件下反應(yīng)10～30min；4)將按步驟3)所得鍍后合金粉進(jìn)行抽濾，自然干燥后即可得到鍍覆銅的儲(chǔ)氫合金粉。
本發(fā)明的非水體系化學(xué)鍍銅工藝，由于極性有機(jī)物質(zhì)的加入，大大抑制了Cu+的歧化反應(yīng)的發(fā)生，從而減少了Cu2O的生成，提高儲(chǔ)氫合金粉的抗腐蝕性，增強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，是一種優(yōu)良的鍍覆工藝。
圖2為在含40％甲醇的鍍液中化學(xué)鍍銅后的Mg1.85Mm0.15Ni合金粉SEM圖。
圖3為在含60％甲醇的鍍液中化學(xué)鍍銅后合金粉表面銅元素的XPS圖譜。
將由上述得到的鍍銅合金粉用模具壓成片，非測(cè)試面涂上環(huán)氧樹(shù)脂，在5MKOH中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，所得的恒電位極化曲線與交流阻抗的擬合數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1 Mg1.85Mm0.15Ni合金在不含甲醇和含20％甲醇的鍍液中鍍銅后電極的電化學(xué)參數(shù)(25℃)

icorr為腐蝕電流密度；bc為陰極Tafel斜率；R1為氫的擴(kuò)散反應(yīng)的電阻；R2為反應(yīng)電阻與在不含甲醇的鍍液中鍍銅的合金相比，在含20％甲醇鍍液中鍍銅的合金，降低了腐蝕電流密度，增大了陰極析氫的Tafel斜率，降低了合金的電阻，從而增強(qiáng)了合金的電催化活性。非水體系鍍銅后的恒電位極化曲線在-0.4V左右出現(xiàn)一明顯的氧化峰，可以將其歸屬于銅的溶解。銅溶解峰的存在說(shuō)明包覆銅層在-0.4V左右才被破壞掉，一般鎂基合金電極充放電循環(huán)過(guò)程中的電位上限都不會(huì)比-0.4V更正，所以在這一情況下包覆銅層不會(huì)被破壞，可以起到保護(hù)膜的作用，減緩內(nèi)部合金的腐蝕，從而大大提高了合金的抗腐蝕性。
將由上述得到的鍍銅合金粉用模具壓成片，非測(cè)試面涂上環(huán)氧樹(shù)脂，在5MKOH中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，恒電位極化曲線

圖1和交流阻抗譜圖的擬合結(jié)果見(jiàn)表2。將上述得到的鍍銅合金粉進(jìn)行SEM測(cè)試，所得結(jié)果見(jiàn)圖2。表2 Mg1.85Mm0.15Ni合金在不含甲醇和含40％甲醇的鍍液中鍍銅后電極的電化學(xué)參數(shù)(25℃)

與在不含甲醇的鍍液中鍍銅的合金相比，在含40％甲醇鍍液中鍍銅的合金，降低了腐蝕電流密度，增大了陰極析氫的Tafel斜率，從而提高了合金的抗腐蝕性。從鍍后合金粉放大7000倍的SEM圖可以看出，鍍覆的銅層致密均勻，鍍覆表面光滑圓潤(rùn)。
將由上述得到的鍍銅合金粉用模具壓成片，非測(cè)試面涂上環(huán)氧樹(shù)脂，在5MKOH中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。將上述得到的鍍銅合金粉進(jìn)行XPS測(cè)試，所得結(jié)果見(jiàn)圖3。
從恒電位極化曲線測(cè)試結(jié)果看，在60％甲醇中進(jìn)行鍍覆銅的合金粉與不在甲醇中進(jìn)行鍍覆的合金粉相比，降低了腐蝕電位，提高了陰極的Tafel斜率，從而提高了合金的抗腐蝕性能，而對(duì)于腐蝕電流密度沒(méi)有太大改變。從XPS結(jié)果來(lái)看，在鍍覆過(guò)程中已有些許的銅被氧化成CuO，Cu峰與CuO峰基本持平，我們認(rèn)為銅的氧化物的出現(xiàn)可能與鍍覆時(shí)間過(guò)長(zhǎng)有關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝，適合應(yīng)用于AB型、A2B型、AB2型、AB5型儲(chǔ)氫合金粉的鍍銅，其特征在于它包括如下步驟1)該非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝以水-有機(jī)極性物質(zhì)組成的體系為溶劑，其中有機(jī)極性物質(zhì)為帶有羥基、羧基、氨基等親水性官能團(tuán)的有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)極性物質(zhì)所占的體積百分含量介于5-80％之間；2)在上述溶劑中，按CuSO4·5H2O為10～40g/L、K4[Fe(CN)6]·3H2O為15～35mg/L、HCHO為10～45ml/L配制鍍液；3)在上述的鍍液中，按0.05～0.4g/L的量加入200～400目的合金粉，在攪拌速度為250～400轉(zhuǎn)/min、溫度為25～45℃、pH＝12～13.5條件下反應(yīng)10～30min；4)將按步驟3)所得鍍后合金粉進(jìn)行抽濾，自然干燥后即可得到鍍覆銅的儲(chǔ)氫合金粉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種非水體系儲(chǔ)氫合金粉的化學(xué)鍍銅工藝，屬于化學(xué)儲(chǔ)氫合金粉化學(xué)鍍覆工藝技術(shù)。本發(fā)明非水體系化學(xué)鍍銅工藝，采用了有機(jī)極性物質(zhì)代替了部分水進(jìn)行化學(xué)鍍銅，其中有機(jī)極性物質(zhì)的體積百分含量為5－80％，而有機(jī)極性物質(zhì)為帶有羥基、羧基、氨基等親水性極性官能團(tuán)的物質(zhì)。這種工藝有效抑制了合金在溶液中的腐蝕和銅歧化反應(yīng)的發(fā)生，而且具有鍍覆效果好、鍍后抗腐蝕性能高、鍍覆均勻、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，這種工藝適用于AB型、A
文檔編號(hào)C23C18/38GK1424433SQ0310043
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2003年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者張海昌, 孫華, 王曉丹, 周作祥 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)