一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107904644A(43)申请公布日2018.04.13(21)申请号201710976317.2(22)申请日2017.10.19(71)申请人天津大学地址300350天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人黄远张洁王祖敏刘永长(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李丽萍(51)Int.Cl.C25D11/26(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法(57)摘要本发明公开了一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，包括：对钨片表面进行打磨、去油和清洗等前处理；用氟化钠、氢氟酸配制电解液；以铂片作为阴极、前处理后钨片作为阳极，使电极浸没到电解液中，施加一定的电压进行阳极氧化，在钨片表面获得纳米多孔氧化层；清洗干燥后在退火炉中进行氢气还原退火，退火温度为600～700℃，保温时间为2～4h，随炉冷却后在金属钨表面获得了纳米多孔活性层。本发明工艺过程简单、可重复性好、成本低廉；所制备的金属钨表面纳米多孔活性层具有形状均匀、排列规整的纳米级多孔结构，大大地提高了金属钨的表面活性，同时该纳米多孔活性层仍然由钨金属构成，不改变表面成分，有助于钨金属材料的工业应用。CN107904644ACN107904644A权利要求书1/1页1.一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、前处理：对钨片表面进行打磨、去油和超声清洗，清洗后放入真空干燥箱中干燥，备用；步骤二、配置电解液：将氟化钠加入到超纯水中搅拌溶解，之后加入氢氟酸，磁力搅拌混合均匀，得到电解液；电解液中氟化钠的质量百分比为0.2wt.％，氢氟酸的体积百分比为0.3％；步骤三、阳极氧化处理：以经过步骤一前处理后钨片作为阳极，铂片作为阴极，使电极浸没到步骤二制得的电解液中，电解液温度为5～35℃，阴极和阳极的间距为2～3cm，在阴极和阳极两端施加40～60V的直流电压，持续30～90分钟，将阳极氧化后的钨片，在超纯水中浸泡3～5分钟，取出后用超纯水冲洗，将冲洗干净后放入真空干燥箱中干燥，备用；步骤四、氢还原脱氧处理：将步骤三阳极氧化处理后的钨片放在Al2O3陶瓷基片上置于退火炉中进行在氢气还原退火，退火温度为600～700℃，保温时间为2～4h，随炉冷却至室温后即在金属钨表面获得了纳米多孔活性层，其中，多孔的平均孔径尺寸为75～85nm。2.根据权利要求1所述制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，其特征在于：步骤三中，阳极氧化电压和时间为：先在60V电压下氧化60分钟，然后，迅速降低电压到40V，继续氧化30～90分钟。3.根据权利要求2所述制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，其特征在于：电压降至40V继续氧化的时间为60分钟。4.根据权利要求1所述制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，其特征在于：步骤三中，电解液温度为25℃。5.根据权利要求1所述制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法，其特征在于：步骤四中，氢气还原退火中温度变化和保温的过程是：先以5℃/min的速率升温至250℃，在250℃保温10min，随后以5℃/min的速率升温至700℃，在700℃保温3h后随炉冷却至室温。2CN107904644A说明书1/4页一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备金属表面纳米多孔层的方法，尤其涉及一种制备金属钨表面纳米多孔活性层的方法。背景技术[0002]钨金属是一种耐高温材料，具有熔点高、热膨胀系数小、强度硬度高、抗腐蚀能力较强以及高溅射阈值等特点，在电子、核电、军工等领域中得到广泛的应用。不过由于钨表面活性低，与其他金属或固体材料反应复合困难，这使得钨材料的应用受到一定限制。因此，如何对金属钨表面进行处理，改变表面状态，提高其表面活性成为了一个需要解决的问题。[0003]纳米多孔金属既具有多孔材料的结构，又具有纳米材料的功能，是一种功能结构新型材料。其具有大的比表面积、表面界面效应、更高的化学活泼性，在电化学催化、气敏传感和航空航天等领域有重要的应用。因此可通过在金属钨表面制备纳米多孔结构，改变其表面状态，有效地提高表面活性，扩大钨材料的应用。目前在金属表面制备纳米多孔金属层的方法主要有脱合金法、模板法、斜入射沉积法和粉末烧结法等。这些工艺繁琐，制备周期长，成本较高，无法大范围的推广应用。因此，开发一种简单易行，成本低廉的金属表面制备纳米多孔金属层的方法具有重要意义。发明内容[0004]本发明提供了一种首先采用阳极氧化法在金属钨表面制备纳米多孔氧化层，再通过氢还原退火热处理除去氧，保留纳米多孔结