一种阴极表面纳秒脉冲电场制备纳米薄膜的溶液及制备方法与流程

本发明涉及一种阴极表面纳秒脉冲电场制备纳米薄膜的溶液及制备方法，属于表面处理技术领域。

背景技术：

材料表面的纳米薄膜具有功能材料的性能。常用的纳米薄膜制备方法包括溶胶凝胶法、脉冲电流法、循环伏安法等。溶胶凝胶法制备的纳米薄膜均匀性受次数的影响，而脉冲电流制备纳米薄膜受到电场的均匀性影响，循环伏安法制备薄膜受到电极表面均匀性的影响。所以文献（薛晋波，申倩倩，杨慧娟，邵铭哲，胡文岳，贾虎生，许并社，一种氧化亚铜纳米薄膜的快速制备方法， CN201610051812.8和王亚斌，刘忠，董亚萍，李武，一种在铜或铜合金表面制备纳米薄膜的方法，CN201510310012.9）分别叙述了一种薄膜制备方法，但薄膜均匀性低，容易导致功能降低，而且制备效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种阴极表面纳秒脉冲电场制备纳米薄膜的溶液及制备方法，本发明既能提高纳米薄膜的均匀性，又能提高纳米薄膜性能和效率，该处理方法处理速度快，时间短，表面均匀性好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种阴极表面纳秒脉冲电场制备纳米薄膜的溶液，其特征是，包括以下组分且各组分的重量份数为：醋酸盐40～50份，有机酸20～40份，碳酸盐10～15份，余量为水。

进一步地，所述的醋酸盐为醋酸铜或醋酸镍。醋酸盐不但提供纳米薄膜的金属离子，而且强化纳米薄膜的强度和硬度，提高薄膜的力学性能。

进一步地，所述的有机酸为乳酸或丙烯酸。有机酸是形成纳米薄膜的基体和骨架，同时和基体表面复合反应，提高附着力。

进一步地，所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。为纳秒脉冲电场提供合适的电化学条件和溶液的酸碱性。

进一步地，所述的水为蒸馏水或去离子水。

本发明还提供了一种阴极表面纳秒脉冲电场制备纳米薄膜的方法，其特征是，包括以下步骤：将金属件放入上述配制的溶液中，以金属件为阴极，石墨为阳极，施加纳秒脉冲电压，在金属表面即可制备均匀的纳米薄膜。在合适的电化学条件下，纳秒电场提供具有选择和耦合的能量场，使得的有机酸和醋酸盐在基体表面发生电化学反应和热反应，耦合基体势场，附着在机体表面，形成纳米薄膜。

进一步地，所述纳秒脉冲电压脉宽为10～500 ns，脉冲幅度为800～1500V。

进一步地，所述纳秒脉冲电压处理1～3min。

本发明所达到的有益效果：本发明制备的纳米薄膜，因溶液为室温，处理速度快，时间短，均匀性大幅提高。

附图说明

图1是本发明实施例1制备出的氧化铜纳米薄膜的扫描电子显微镜图；

图2是本发明实施例2制备出的氧化镍纳米薄膜的扫描电子显微镜图；

图3是本发明实施例3制备出的氧化铜纳米薄膜的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

首先在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解4000g醋酸铜和3500g乳酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1500g碳酸钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L，得到电解液，将铜放入配制的溶液中，以铜为阴极，石墨为阳极，在脉宽50 ns，电压幅值800 V，处理1分钟，即制备出氧化铜纳米薄膜（见图1）。纳米薄膜均匀，附着力高，具有催化性能和耐蚀性能。

实施例2

首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，依次溶解的5000g醋酸镍和3000g丙烯酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g碳酸钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将13Cr不锈钢放入配制的溶液中，以不锈钢为阴极，石墨为阳极，在脉宽500 ns，电压幅值1500 V，处理1分钟，即制备出氧化镍纳米薄膜（见图2）。纳米薄膜均匀，微观颗粒细小，附着力高，具有催化性能和耐蚀性能。

实施例3

首先在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解5000g醋酸铜和3500g乳酸，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g碳酸钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将纯钛放入配制的溶液中，以纯钛为阴极，石墨为阳极，在脉宽20 ns，电压幅值1200 V，处理3分钟，即制备出氧化铜纳米薄膜（见图3）。纳米薄膜均匀，附着力高，具有催化性能和耐蚀性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。