一种在钢铁材料表面快速制备C3N4涂层的方法
文献发布时间:2024-05-31 01:29:11
技术领域
本发明属于材料表面改性技术领域,具体涉及一种快速制备C
背景技术
不锈钢因其优异的耐腐蚀性成为能源、化工、核电、船舶工程和医疗中最常用的材料之一。然而随着社会的发展和科技的进步,越来越多的工业产品和高端零部件都需要更好的耐磨性和硬度,而表面改性是提高不锈钢耐磨性和硬度的有效方法。现有的研究中g-C
发明内容
本发明为了解决现有的电化学沉积在不锈钢表面制备C
本发明在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm-15mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl或NaCl;
所述电解液中有机物的体积分数为40%~60%,电解质的质量分数为0.5%~1%;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为200V~250V,进行C
本发明原理及有益效果为:
本发明通过两电极之间施加直流电压,使钢铁材料在所配制的N-N二甲基甲酰胺(DMF)和氯化物盐溶液中生成C
(1)在外加电压的作用下DMF分子转化成带有能量的能量分子:
(2)在电极之间施加电位,使钢铁材料表面活化,成为活化反应点,生成的能量分子在活化反应点吸附成为活化分子:
(3)活化分子在钢铁材料表面发生反应生成C
在反应过程中,首先是溶液中的DMF分子在外加电压的作用下发生了极化,使DMF分子的电子分布发生了改变,变为带有能量的能量分子;随后试样钢铁材料表面产生活化点,能量分子吸附在钢铁材料表面的活化点上,在反应的活化点形成高反应活性的活化分子;最后这些高反应活性的活化分子在后续的反应中转变为C
本发明在钢铁材料表面制备的C
本发明与现有的电化学沉积法制备C
附图说明
图1是实施例2制备的C
图2是实施例2和3中制备的C
图3是实施例2制备的C
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一:本实施方式在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm-15mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl或NaCl;
所述电解液中有机物的体积分数为40%~60%,电解质的质量分数为0.5%~1%;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为200V~250V,进行C
本实施方式具备以下有益效果:
本实施方式在钢铁材料表面制备的C
本实施方式与现有的电化学沉积法制备C
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤一所述钢铁材料为不锈钢。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:步骤一所述钢铁材料的形状为圆柱形,长方形或圆片。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:步骤一所述打磨采用不低于800#砂纸。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:步骤二所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:步骤二所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:步骤三所述反应容器材质为石英、亚克力或玻璃。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:步骤三所述电解液中有机物的体积分数为50%,电解质的质量分数为0.6%。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是:步骤四所述冷却装置为冷却槽。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是:步骤四打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为220V,进行C
实施例1:
本实施例在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
所述钢铁材料为304不锈钢,为长方形;
所述打磨采用不低于800#砂纸;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl;
所述电解液中有机物的体积分数为60%,电解质的质量分数为1%;
所述反应容器材质为石英;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为220V,进行C
本实施例成功在不锈钢表面获得C
实施例2:
本实施例在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,每次超声5min,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
所述钢铁材料为304不锈钢;钢铁材料的形状为圆柱形,高度为2mm,直径为22mm;
所述打磨采用不低于800#砂纸;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl;
所述电解液中有机物的体积分数为50%,电解质的质量分数为0.6%;
所述反应容器材质为玻璃;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为220V,进行C
所述冷却装置为冷却槽。
图1是实施例2制备的C
实施例3:
本实施例在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,每次超声5min,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
所述钢铁材料为304不锈钢;钢铁材料的形状为圆柱形,高度为2mm,直径为22mm;所述打磨采用不低于800#砂纸;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl;
所述电解液中有机物的体积分数为40%,电解质的质量分数为0.6%;
所述反应容器材质为玻璃;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为220V,进行C
所述冷却装置为冷却槽。
图2是实施例3中制备的C
实施例4:
本实施例在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,每次超声5min,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
所述钢铁材料为304不锈钢;钢铁材料的形状为圆柱形,高度为2mm,直径为22mm;
所述打磨采用不低于800#砂纸;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl;
所述电解液中有机物的体积分数为60%,电解质的质量分数为0.6%;
所述反应容器材质为玻璃;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为220V,进行C
所述冷却装置为冷却槽。
实施例4制备的C
实施例5:
本实施例在钢铁材料表面快速制备C
一、将钢铁材料进行切割、打磨和抛光预处理之后,依次使用丙酮、酒精和去离子水进行超声预清洗,每次超声5min,以清洁表面,得到预处理钢铁材料;
所述钢铁材料为304不锈钢;钢铁材料的形状为圆柱形,高度为2mm,直径为22mm;
所述打磨采用不低于800#砂纸;
二、将石墨电极和预处理钢铁材料置于反应容器内,将石墨电极与电源正极相连,预处理钢铁材料与电源负极相连,石墨电极和预处理钢铁材料平行放置;
所述预处理钢铁材料与电源负极相连时采用不锈钢夹具;
所述石墨电极和预处理钢铁材料间的间距为10mm;
三、向反应容器中加入电解液至液面高于石墨电极和预处理钢铁材料;
所述电解液由有机物、电解质和去离子水制备而成;所述有机物为N-N二甲基甲酰胺;所述电解质为KCl;
所述电解液中有机物的体积分数为60%,电解质的质量分数为0.6%;
所述反应容器材质为玻璃;
四、打开冷却装置和磁力搅拌装置,同时启动直流电源并设置电压为250V,进行C
所述冷却装置为冷却槽。
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