一种高比表面能的镍铜合金及其制备方法和应用

本发明属于合金，具体涉及一种高比表面能的镍铜合金及其制备方法和应用。

背景技术：

1、镍铜合金是一类以镍和铜为组成元素的二元合金材料，因其具有较好的室温力学性能和高温强度，耐蚀性高耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造行波管和其他电子管较好的结构材料。同时，镍铜合金被广泛应用于建筑、海洋和石化等行业，是用量最大的一类镍基耐蚀合金材料。

2、比表面能是指在单位面积内表面能的大小，提升材料的比表面能可以有效的增加材料的亲水性。亲水合金表面表现出许多优异的性能，特别是提高表面热交换效率。近年来，也有大量研究表明亲水表面在传热方面具有巨大的促进作用，已经广泛的应用于各类传热领域当中。

3、增加镍铜合金的比表面能可以有效的提高镍铜合金的亲水性，因此，亟需提供一种能够简便易行地提高镍铜合金比表面能的方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种高比表面能的镍铜合金及其制备方法和应用，目的在于解决现有技术中如何提高镍铜合金的比表面能来提高其亲水性问题。

2、为了实现上述技术效果，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明提供了一种高比表面能镍铜合金的制备方法，包括在预处理后的镍基体表面镀铜或在铜基体表面镀镍，再经过热处理制得所述高比表面能镍铜合金，热处理后的镍铜合金镍原子与铜原子均匀混合，不会发生元素的偏析与分相。

4、进一步地，所述预处理包括使用碱液、有机溶剂其中的任意一种去除镍或铜基体表面的油污，以及使用酸性溶液去除镍或铜基体表面的氧化层。

5、进一步地，所述镍铜基体表面镀铜或在铜基体表面镀镍工艺包括电镀、化学镀其中的任意一种。

6、进一步地，所述热处理包括在氢气氩气混合气体气氛中或惰性气氛中，逐渐升温在100～1100℃下热处理20～480分钟，升温速率2～10℃/min。

7、进一步地，所述镍基体包括镍片、镍网、泡沫镍其中的任意一种，纯度大于99％。

8、进一步地，所述铜基体包括铜片、铜网、泡沫铜其中的任意一种，纯度大于99％。

9、进一步地，所述氢气氩气的混合气体中5％为氢气、95％为氩气。

10、进一步地，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾其中的任意一种。

11、进一步地，所述碱液浓度为0.5mol/l～5mol/l。

12、进一步地，所述有机溶剂包括无水乙醇、无水丙酮其中的任意一种或多种的组合。

13、进一步地，所述酸性溶液包括硫酸、盐酸其中的任意一种，浓度在0.5mol/l～5mol/l。

14、进一步地，采用电镀工艺时，电镀铜以硫酸铜、硝酸铜、氯化铜为电镀液，以柠檬酸、乙二胺四乙酸(edta)、焦磷酸钠为络合剂，在电压-0.1～-1v之间电镀5～30分钟，电镀时温度在20～50℃，所述电镀液浓度为0.01～1mol/l，所述络合剂浓度为0.01～1mol/l；

15、电镀镍以硫酸镍、硝酸镍、氯化镍为电镀液，以柠檬酸、乙二胺四乙酸、焦磷酸钠为络合剂，在电压-0.1～-1v之间电镀时间在5～30分钟，电镀时温度在20～50℃，所述电镀液浓度为0.01～1mol/l，所述络合剂浓度为0.01～1mol/l。

16、采用化学镀工艺时，化学镀铜以硫酸铜、硝酸铜、氯化铜其中的任意一种为铜源，以酒石酸盐、乙二胺四乙酸、柠檬酸其中的任意一种为络合剂，以次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷其中的任意一种为还原剂，所述铜源浓度为0.01～1mol/l，所述络合剂浓度为0.01～1mol/l，所述还原剂浓度为0.01～1mol/l，化学镀5～30分钟；

17、化学镀镍以硫酸镍、硝酸镍、氯化镍其中的任意一种为镍源，以酒石酸盐、乙二胺四乙酸、柠檬酸其中的任意一种为络合剂，以次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷其中的任意一种为还原剂，所述镍源浓度为0.01～1mol/l，所述络合剂浓度为0.01～1mol/l，所述还原剂浓度为0.01～1mol/l，化学镀5～30分钟。

18、采用上述高比表面能镍铜合金的制备方法制得的高比表面能镍铜合金，其表面能大于30mj/m2。

19、采用本发明制备方法制备的高比表面能镍铜合金作为传热材料在传热领域的中的应用或者在电解水领域中的应用。

20、与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少在于：

21、1.本发明提供的镍铜合金具有较高的比表面能，具有良好的亲水性，在传热领域或者电解水领域有良好的应用前景。

22、2.本发明提供的制备方法工艺简单易推广。

技术特征：

1.一种高比表面能镍铜合金，其特征在于：所述镍铜合金包含均匀混合的镍原子与铜原子，并且所述镍铜合金的表面能大于30mj/m2。

2.一种高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，包括：在预处理后的镍基体表面镀铜或者在预处理后的铜基体表面镀镍，再经过热处理使镍原子与铜原子均匀混合，制得表面能大于30mj/m2的镍铜合金。

3.根据权利要求1所述的高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，具体包括：至少采用电镀和化学镀中的任意一种方式在预处理后的镍基体表面镀铜或者在预处理后的铜基体表面镀镍。

4.根据权利要求3所述高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述电镀具体包括：在电压-0.1～-1v电镀5～30分钟，电镀时温度为20～50℃，采用的电镀液含有0.01～1mol/l铜盐或镍盐和0.01～1mol/l络合剂；

5.根据权利要求3所述高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述化学镀包括：化学镀的时间为5～30分钟，化学镀反应体系含有0.01～1mol/l铜源或镍源、0.01～1mol/l络合剂和0.01～1mol/l还原剂；

6.根据权利要求2所述的高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述热处理包括：将表面镀铜的镍基体或表面镀镍的铜基体置于氢气与氩气混合气体气氛或惰性气氛中，以2～10℃/min的升温速度升温到100～1100℃，并热处理20～480分钟。

7.根据权利要求6所述的高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述氢气与氩气混合气体气氛含有5％氢气和95％氩气。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述镍基体包括镍片、镍网、泡沫镍中的任意一种，所述铜基体包括铜片、铜网、泡沫铜中的任意一种，并且所述镍基体和铜基体的纯度大于99％。

9.根据权利要求2所述的高比表面能镍铜合金的制备方法，其特征在于，所述的预处理包括：至少使用碱液和有机溶剂中的任意一种去除镍基体或铜基体表面的油污，以及，使用酸性溶液去除镍基体或铜基体表面的氧化层。

10.如权利要求1所述的高比表面能镍铜合金在传热或者电解水中的应用。

技术总结本发明提供了一种高比表面能的镍铜合金及其制备方法和应用。所述制备方法包括：在预处理后的铜基体上镀镍或者在镍基体上镀铜，再在还原性气体或者惰性气体中进行热处理，使组成合金的镍原子与铜原子均匀混合，不会发生元素的偏析与分相，制得比表面能大于30mJ/m<supgt;2</supgt;的镍铜合金。本发明提供的制备方法简单易推广，制得的镍铜合金比表面能大，具有良好的亲水性，能够用作传热材料或者电解水的电极材料。技术研发人员：陆之毅,伊理受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/20