一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法

本发明涉及磁制冷领域，具体涉及一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法。

背景技术：

1、制冷技术在这个时代有着举足轻重的地位，在人们生活的很多方面都有表现，广泛应用于制冷工程、化工工程、高能量子物理、电力电能、交通计算技术、海陆空军事、生物医疗等诸多领域。并且制冷技术在人们的日常生活中也是普遍存在的，家用空调、电冰箱等都是如此。当今应用的制冷技术对于电能的能量损耗很高，这是因为它的原理是通过气体与外界的热量交换，将气体进行反复的压缩膨胀循环，实现制冷。并且基于该原理的制冷技术，其效率的理论极限很小，远小于卡诺循环所确定的最大理论效率，而且现在的工艺效率已经基本达到极限值,再提高就很难了。另外，气体压缩膨胀过程中产生的有害气体，会给臭氧层带来重创，使温室效应加剧。因此，亟需研发出替代传统制冷技术的高效节能、绿色环保的新型制冷技术。

2、近年来，人们发现一些材料具有磁热效应，材料在外加磁场时会产生温度变化，从而实现与外界环境的热量交换。因此，研究人员着手于研发通过反复循环加磁去磁的过程以达到制冷的新型固体磁制冷技术，这种技术既不会产生破坏臭氧层的有害物质，又不会加剧温室效应，对环境友好，理论效率更高，能够很好地满足低碳经济的需求，受到全球学术界和工程界的普遍关注。

3、然而，在磁制冷材料工作时，由于制冷循环的热交换介质主要采用的是水基换热流体，从而造成磁制冷材料严重的腐蚀问题。尤其是冷热交换流体和交变磁场的不断变化，更加剧了磁制冷材料的腐蚀，严重阻碍了磁制冷材料和技术的发展和应用。因此，有效改善磁制冷材料在应用过程中的腐蚀问题是目前亟待解决的关键问题。

4、已经有许多专利报道了提高磁制冷材料耐蚀性的方法，研究人员主要通过加入合金元素来改变相和组织，从而提高磁制冷材料的耐蚀性能。例如，专利201310014932.7通过加入cr、c元素从而增强其耐蚀性；专利201910792374.4添加ni、nb、ti等元素形成高耐蚀性的特殊杂相，从而增强耐蚀性。此外，专利02137954.8提出了一种复合磁制冷工质的方法，可以避免部分磁制冷材料直接接触换热流体，但仍有部分磁制冷材料直接接触换热流体。然而，以上方法较为复杂，耐蚀性提高有限，且无法应用于所有磁制冷材料。相较而言，在磁制冷材料表面直接制备耐蚀镀层操作更便捷、具有更好的缓蚀效果和更广的普适性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，通过该方法制备的镍镀层均匀致密、耐蚀性好、导热性好，在服役时能保持几何结构完整、等温磁熵变无明显下降；制备方法简单、成本低廉，能满足大批量生产的要求。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，包括如下步骤：

4、(1)对磁制冷材料进行前处理；

5、(2)将前处理后的磁制冷材料放置在电镀镍液中；

6、(3)电镀；

7、(4)在所述磁制冷材料的表面形成金属保护膜。

8、进一步地，步骤(1)所述磁制冷材料包括la(fe,si)13基化合物、gd及其化合物、mnfe(p,x)(x＝si,ge)化合物以及nimn基heusler合金。

9、进一步地，步骤(1)所述对磁制冷材料进行前处理的步骤，包括：

10、(1)用丙酮清洗除油，酒精冲洗并吹干；

11、(2)用800目、1500目砂纸打磨；酒精冲洗并吹干；

12、(3)用稀硫酸酸洗微蚀处理，酒精冲洗并吹干。

13、进一步地，步骤(2)所述的电镀镍液包括以下浓度的组分：

14、硫酸镍：200g/l～500g/l；

15、氯化镍：10g/l～30g/l；

16、硼酸：30g/l～50g/l；

17、十二烷基硫酸钠:0.01g/l～0.1g/l。

18、进一步地，所述的电镀镍液，其特征在于，硫酸镍是产生镍离子的主盐；氯化镍既能提供镍离子又能提供氯离子起到阳极活化的作用；硼酸是缓冲剂，防止镀液酸度的急剧变化；十二烷基硫酸钠可有效防止微小针孔和麻点的产生。

19、进一步地，如上所述电镀镍液的制备方法，包括如下步骤：

20、(1)在电镀槽内加入240g/l硫酸镍、20g/l氯化镍、去离子水获得第一混合液；将所述第一混合液加热至30℃并均匀搅拌；

21、(2)在另一电镀槽内加入35g/l硼酸、0.1g/l十二烷基硫酸钠、去离子水获得第二混合液；将所述第二混合液加热至80℃完全溶解；

22、(3)在水浴温度30℃、磁力搅拌的条件下，用滴管将第二混合液缓慢滴加至第一混合液，保证混合均匀；使用稀硫酸、稀氢氧化钠溶液调节ph值至3.5，密封静置一天，获得电镀镍液。

23、进一步地，步骤(3)所述电镀，电镀镍液温度为25℃～60℃，ph值为3～4.5。

24、进一步地，步骤(3)所述电镀，电镀工艺的电流密度为1a/dm2～3a/dm2，时间为10分钟～60分钟。

25、进一步地，步骤(3)所述电镀，电镀电流采用直流电源的恒流模式施加。

26、根据以上方案，所述磁制冷材料制备防腐镍镀层后，腐蚀电位正向移动0.25v，浸泡720h后的腐蚀速率<0.05g/m2h。

27、本发明还提供所述镍镀层在磁制冷材料防腐蚀中的应用。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、(1)本发明通过电镀法在磁制冷材料表面制备均匀致密的ni涂层，提高了磁制冷材料的耐腐蚀性，进而使得材料在服役时保持几何结构完整、等温磁熵变无明显下降；

30、(2)由于电镀镍属于表面处理，不改变材料成分，从而具有更好的普适性；

31、(3)本发明制备镍镀层方法简单、成本低廉，可以根据实际情况在任意尺寸零件上制备，对环境友好，具有很好的可行性和应用前景。

技术特征：

1.一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(1)所述磁制冷材料包括la(fe,si)13基化合物、gd及其化合物、mnfe(p,x)(x＝si,ge)化合物以及nimn基heusler合金。

3.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(1)所述对磁制冷材料进行前处理的步骤，包括：

4.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(2)所述的电镀镍液包括硫酸镍200g/l～500g/l、氯化镍10g/l～30g/l、十二烷基硫酸钠0.01g/l～0.1g/l、硼酸30g/l～50g/l及去离子水。

5.如权利要求1或3所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，所述的电镀镍液中，硫酸镍是产生镍离子的主盐；氯化镍既能提供镍离子又能提供氯离子起到阳极活化的作用；硼酸是缓冲剂，防止镀液酸度的急剧变化；十二烷基硫酸钠可有效防止微小针孔和麻点的产生。

6.如权利要求1或4所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于所述电镀镍液的制备方法，包括如下步骤：

7.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(3)所述电镀，电镀镍液温度为25℃～60℃，ph值为3～4.5。

8.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(3)所述电镀，电镀工艺的电流密度为1a/dm2～3a/dm2，时间为10分钟～60分钟。

9.如权利要求1所述的在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法，其特征在于，步骤(3)所述电镀，电镀电流采用直流电源的恒流模式施加。

技术总结
一种在磁制冷材料表面制备防腐镍镀层的方法。制备步骤为：(1)对磁制冷材料进行前处理；(2)将前处理后的磁制冷材料放置在电镀镍液中；(3)电镀；(4)在所述磁制冷材料的表面形成金属保护膜。所述电镀镍液包括硫酸镍200g/L～500g/L、氯化镍10g/L～30g/L、十二烷基硫酸钠0.01g/L～0.1g/L、硼酸30g/L～50g/L及去离子水。本发明通过电镀法在磁制冷材料表面制备均匀致密的镍镀层，提高了磁制冷材料的耐腐蚀性，进而使得材料在服役时保持几何结构完整、等温磁熵变无明显下降；由于电镀镍属于表面处理，不涉及基体材料成分，从而具有更好的普适性；本发明制备镍镀层方法简单、成本低廉，可以根据实际情况在任意尺寸零件上制备，对环境友好，具有很好的可行性和应用前景。

技术研发人员：闻炳耀,张虎,徐元翔,谢珑珑,于子原,陈浩东,乔凯明,吉山
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16