CN106757263B - 一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 - Google Patents
一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106757263B CN106757263B CN201611157802.9A CN201611157802A CN106757263B CN 106757263 B CN106757263 B CN 106757263B CN 201611157802 A CN201611157802 A CN 201611157802A CN 106757263 B CN106757263 B CN 106757263B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano particle
- nanosecond pulse
- metal surface
- metal
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
Abstract
本发明公开了一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液,包括以下组分且各组分的重量份数为:碳酸盐40~50份,金属盐20~40份,含碳有机物10~15份,余量为水。本发明还公开了一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的方法,包括以下步骤:将金属放入上述配制的溶液中,以金属为阳极,石墨为阴极,施加纳秒脉冲电压,在金属表面制备纳米颗粒。本发明研究的金属表面制备纳米颗粒工艺运用纳秒脉冲等离子体根据金属电离能选区氧化分离,处理效率高,时间短,纳米颗粒均匀。本发明降低了成本,且其适合几乎所有的金属表面制备纳米颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法,属于纳米材料技术领域。
背景技术
纳米颗粒可以提高材料的物理、化学、力学和热学等性能。常用的制备纳米颗粒的方法有化学法、电化学法、溅射法、研磨等方法。这些物理、化学的方法需要多个工序才能制备出来。文献(张节,周磊杰,张伟,汪炜,朱文魁,电化学放电的纳米颗粒制备方法,CN201310185500.2和余家国,刘敬祥,黄淑颖,一种在二氧化钛纳米管阵列中电化学沉积银纳米颗粒的方法,CN201610064607.5)分别叙述了一种电化学制备纳米颗粒的方法。前者在制备纳米颗粒的过程中,连接在电源负极的工具电极和连接在电源正极的进电块在电解液中发生电化学反应,产生气泡,并附着在工具电极表面。随着加工的继续进行,工具电极在电解液液面以下的部分被不断产生的气泡完全包覆,使电极和电解液完全隔离,从而在工具电极和电解液之间形成电压差,然后击穿工具电极和工件表面的气泡层,形成放电通道,产生放电。放电通道中的瞬时高温高压能量气化了工件表面的电解液后,再进一步熔化、气化工件,产生腐蚀产物并抛入电解液中,经冷却、凝固后形成纳米颗粒。后者处理过的钛片作阳极,在阳极和阴极之间施加电压,电化学沉积银,将制备得到的样品清洗干净,干燥,然后煅烧即得。所以其存在处理时间长,操作条件差,需要后续加工等,成本较高限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法,该处理方法处理效率高,时间短,纳米颗粒均匀,本发明处理降低了成本,且其适合几乎所有的金属表面制备纳米颗粒。
为解决上述技术问题,本发明提供一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液,其特征是,包括以下组分且各组分的重量份数为:碳酸盐40~50份,金属盐20~40份,含碳有机物10~15份,余量为水。
进一步地,所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。降低纳秒脉冲等离子体的击穿电压,提高其能量的聚缩能力。
进一步地,所述的金属盐为铝酸钠或硝酸钛。提供形成纳米颗粒的金属离子。
进一步地,所述的含碳有机物为三乙醇胺或甘油。使得纳秒脉冲等离子体沿面离散分布,降低集中烧蚀。
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金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的方法,其特征是,包括以下步骤:将金属放入上述配制的溶液中,以金属为阳极,石墨为阴极,施加纳秒脉冲电压,在金属表面制备纳米颗粒。耦合纳秒脉冲等离子体聚缩纳米束能量与金属盐的费米能和分离能,氧化和分离金属离子的氧化物,沉积于金属表面。
进一步地,所述纳秒脉冲电压的脉宽为10~500 ns,脉冲电压幅值为600~1000V。
进一步地,所述纳秒脉冲电压的处理时间为1~3min。
本发明所达到的有益效果:本发明研究的金属表面制备纳米颗粒工艺运用纳秒脉冲等离子体根据金属电离能选区氧化分离,处理效率高,时间短,纳米颗粒均匀。本发明降低了成本,且其适合几乎所有的金属表面制备纳米颗粒。
附图说明
图1是本发明实施例1在YL12表面制备的氧化铝纳米颗粒的扫描电子显微镜图;
图2是本发明实施例2在Ti-6Al-4V表面制备的二氧化钛纳米颗粒的扫描电子显微镜图;
图3是本发明实施例3在在纯铝表面制备的氧化铝纳米颗粒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
首先在一个槽中取2/3的蒸馏水,依次溶解4000g碳酸钠和3500g铝酸钠,等槽中试剂全部溶解之后,将1500g三乙醇胺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YL12放入配制的溶液中,以YL12为阳极,石墨为阴极,纳秒脉冲脉宽为10ns,脉冲电压幅值为1000V,即把YL12置入溶液中,处理1分钟,而在YL12表面制备氧化铝纳米颗粒(见图1)。纳米颗粒分布均匀,粒径尺寸大小接近。
实施例2
首先在一个槽中取2/3的去离子水,依次溶解的5000g碳酸钾和3000g硝酸钛,等槽中试剂全部溶解之后,将1000g甘油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Ti-6Al-4V放入配制的溶液中,以Ti-6Al-4V为阳极,石墨为阴极,纳秒脉冲脉宽为500 ns,脉冲电压幅值为600V,即把Ti-6Al-4V置入溶液中,处理3分钟,而在Ti-6Al-4V表面制备二氧化钛纳米颗粒(见图2)。纳米颗粒均匀分布,粒径尺寸基本一致,结合更为致密。
实施例3
首先在一个槽中取2/3的蒸馏水,依次溶解5000g碳酸钠和3500g铝酸钠,等槽中试剂全部溶解之后,将1000g三乙醇胺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,将纯铝放入配制的溶液中,以纯铝为阳极,石墨为阴极,纳秒脉冲脉宽为200 ns,脉冲电压幅值为800V,即把纯铝置入溶液中,处理2分钟,而在纯铝表面制备氧化铝纳米颗粒(见图3)。纳米颗粒均匀离散分布,粒径尺寸一致。
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。
Claims (3)
1.一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的方法,其特征是,包括以下步骤:将金属放入配制的溶液中,所述溶液包括以下组分且各组分的重量份数为:碳酸盐40~50份,金属盐20~40份,含碳有机物10~15份,余量为水,所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾,所述的金属盐为铝酸钠或硝酸钛,所述的含碳有机物为三乙醇胺或甘油,所述的水为蒸馏水或去离子水,以金属为阳极,石墨为阴极,施加纳秒脉冲电压,在金属表面制备纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的方法,其特征是,所述纳秒脉冲电压的脉宽为10~500 ns,脉冲电压幅值为600~1000V。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的方法,其特征是,所述纳秒脉冲电压的处理时间为1~3min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611157802.9A CN106757263B (zh) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | 一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611157802.9A CN106757263B (zh) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | 一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106757263A CN106757263A (zh) | 2017-05-31 |
CN106757263B true CN106757263B (zh) | 2018-12-18 |
Family
ID=58888355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611157802.9A Active CN106757263B (zh) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | 一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106757263B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108588789A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-28 | 河海大学常州校区 | 一种制备硼钛化合物膜层的处理溶液及硼钛化合物的制备方法 |
CN108754579A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-06 | 河海大学常州校区 | 一种钢防腐蚀环境友好型反渗透薄膜的制备溶液及其制备方法 |
CN110512265B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-07-27 | 河海大学常州校区 | 一种镁合金表面复合膜及其制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1884630A (zh) * | 2006-06-01 | 2006-12-27 | 厦门大学 | 一种高长径比二氧化钛纳米管阵列的制备方法 |
CN101280450A (zh) * | 2008-05-08 | 2008-10-08 | 南昌航空大学 | 一种减少钛合金表面摩擦系数的微弧氧化工艺 |
CN101311326A (zh) * | 2007-05-25 | 2008-11-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于轻金属微弧氧化的电解液及微弧氧化方法 |
CN101348932A (zh) * | 2008-08-27 | 2009-01-21 | 哈尔滨工程大学 | Mg-Li合金的等离子体电解氧化方法 |
CN102199785A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-09-28 | 上海理工大学 | 一种钛合金耐磨涂层的微弧氧化溶液及其应用 |
CN102575357A (zh) * | 2009-07-02 | 2012-07-11 | 日本帕卡濑精株式会社 | 不含铬和氟的金属表面用化学转化处理液、金属表面处理方法及金属表面涂装方法 |
WO2016086914A2 (de) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Meotec GmbH & Co. KG | Bauteil einer turboeinrichtung, brennkraftmaschine mit einer turboeinrichtung und verfahren zum herstellen eines turboeinrichtungsbauteils |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10619263B2 (en) * | 2012-11-22 | 2020-04-14 | Airbus Defence and Space GmbH | Method for the nanostructuring and anodization of a metal surface |
-
2016
- 2016-12-15 CN CN201611157802.9A patent/CN106757263B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1884630A (zh) * | 2006-06-01 | 2006-12-27 | 厦门大学 | 一种高长径比二氧化钛纳米管阵列的制备方法 |
CN101311326A (zh) * | 2007-05-25 | 2008-11-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于轻金属微弧氧化的电解液及微弧氧化方法 |
CN101280450A (zh) * | 2008-05-08 | 2008-10-08 | 南昌航空大学 | 一种减少钛合金表面摩擦系数的微弧氧化工艺 |
CN101348932A (zh) * | 2008-08-27 | 2009-01-21 | 哈尔滨工程大学 | Mg-Li合金的等离子体电解氧化方法 |
CN102575357A (zh) * | 2009-07-02 | 2012-07-11 | 日本帕卡濑精株式会社 | 不含铬和氟的金属表面用化学转化处理液、金属表面处理方法及金属表面涂装方法 |
CN102199785A (zh) * | 2011-06-29 | 2011-09-28 | 上海理工大学 | 一种钛合金耐磨涂层的微弧氧化溶液及其应用 |
WO2016086914A2 (de) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Meotec GmbH & Co. KG | Bauteil einer turboeinrichtung, brennkraftmaschine mit einer turboeinrichtung und verfahren zum herstellen eines turboeinrichtungsbauteils |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106757263A (zh) | 2017-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu et al. | A mechanism for the growth of a plasma electrolytic oxide coating on Al | |
Guo et al. | Formation of oxygen bubbles and its influence on current efficiency in micro-arc oxidation process of AZ91D magnesium alloy | |
CN106757263B (zh) | 一种金属表面纳秒脉冲等离子体制备纳米颗粒的溶液及制备方法 | |
CN106086994B (zh) | 一种基于激光重熔和微弧氧化的陶瓷膜层的制备方法 | |
CN103695980A (zh) | 一种铝合金表面单层微弧氧化陶瓷膜的制备方法 | |
Wang et al. | Analytical study on mechanism of electrolysis and plasma polishing | |
Deng et al. | Influence of adding glass beads in cathode region on the kinetics of cathode plasma electrolytic depositing ZrO2 coating | |
Wang et al. | Study on energy consumption of Al2O3 coating prepared by cathode plasma electrolytic deposition | |
CN109482990A (zh) | 硝酸钠乙二醇电解液用于铝微细电解加工的方法 | |
Yu et al. | Incorporation mechanism of ZnO nanoparticles in PEO coating on 1060 Al alloy | |
Liu et al. | Experimental and numerical investigations of reducing stray corrosion and improving surface smooth in macro electrolyte jet machining titanium alloys | |
CN103397365B (zh) | 一种适用于铝及铝合金微弧氧化制备陶瓷膜的电解液 | |
WO2006078338A3 (en) | Process and apparatus for cleaning and/or coating conductive metal surfaces using electro-plasma processing | |
Marinov et al. | Extraction and neutralization of positive and negative ions from a pulsed electronegative inductively coupled plasma | |
Di et al. | Preparation of copper nanoparticles using dielectric barrier discharge at atmospheric pressure and its mechanism | |
Arakawa et al. | Novel charge/discharge method for lead acid battery by high-pressure crystallization | |
TWI636160B (zh) | Aluminum electrolytic treatment method | |
Iwabuchi et al. | Laser sintering of silicon powder and carbon nanofibers for porous composite thick films | |
CN111394771A (zh) | 一种在铜及其合金表面制备涂层的方法及铜制品 | |
Hodgson et al. | Note: Electrochemical etching of silver tips in concentrated sulfuric acid | |
CN106229245A (zh) | 一种爆发式石墨烯电子阴极及其生产方法 | |
CN105112981A (zh) | 阶段升压制备镁合金微弧氧化陶瓷层的方法 | |
Amouzgar et al. | A new approach for improving the silicon texturing process using gas-lift effect | |
CN104073834A (zh) | 一种纳米类金刚石粉的制备方法 | |
CN102965708A (zh) | 一种电化学电极的侧壁绝缘方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201218 Address after: 213000 Zhenxi Industrial Park, Henglin Town, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Changzhou Shengxiang Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 213022, No. 200 Jinling North Road, Jiangsu, Changzhou Patentee before: CHANGZHOU CAMPUS OF HOHAI University |
|
TR01 | Transfer of patent right |