[发明专利]一种镀膜体系及其应用

说明书

本发明提供了一种镀膜体系及其应用，涉及防腐技术领域。该镀膜体系包括：电解质熔体，电解质熔体包括溶质和溶剂，溶质为碳化物，溶剂为金属卤化物；阴极，阴极选自金属阴极、石墨阴极、含硅元素阴极中的一种；以及阳极，阳极为金属阳极。利用该体系在金属基体上镀制碳膜，易实现产品的量产，且生产成本低，得到的碳膜均匀致密。

技术领域

本发明涉及防腐技术领域，具体涉及一种镀膜体系及其应用。

背景技术

金属材料在民用以及国防领域都有着不可替代的地位，但金属的腐蚀给社会发展带来了巨大的经济损失和环境危害，长期以来，人们一直采用各种技术对金属进行保护，常用方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。例如，目前燃料电池的金属双极板即是通过表面镀制一层既耐蚀又导电的薄膜(例如碳基薄膜)来改善腐蚀情况。

对于金属基体镀碳膜，最常用的方法是物理气相沉积(Physical VaporDeposition,PVD)和水电镀。PVD为比较普遍的在金属基体上镀碳膜的工艺，PVD技术是将碳的靶材经过物理过程进入气相，在真空的环境下与金属基体发生物理撞击凝结成核，生长成碳膜。但PVD技术镀制碳膜具有以下缺点：1.生产效率低，产品大小和批量受昂贵的真空炉尺寸限制，很难满足大尺寸产品的大批量生产需求；2.PVD技术所用的原材料较贵，能耗较高，所以生产的产品成本比较高；3.PVD技术镀碳膜，碳成分很难与金属基体形成固溶体，因此，参见图1，得到的碳膜致密性差，容易产生孔隙，对于保护程度要求较高的金属基体或者环境来说，风险就比较大。而另一种镀膜方法——传统水电镀，由于针对的是碳膜的镀制，基于水电镀技术的电化学窗口窄或者无法电离碳离子等原因，因而无法获得碳膜。因此，亟待一种更加行之有效的体系或方法来实现在金属基体上镀制碳膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镀膜体系，利用该体系在金属基体上镀制碳膜，易实现产品的量产，且生产成本低，得到的碳膜均匀致密。

本发明的另一目的在于提供上述镀膜体系的应用。

本发明解决技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种镀膜体系，包括：

电解质熔体，电解质熔体包括溶质和溶剂，溶质为碳化物，溶剂为金属卤化物；

阴极，阴极选自金属阴极、石墨阴极、含硅元素阴极中的一种；以及

阳极，阳极为金属阳极。

可选的，在本发明的一些实施例中，溶质选自碳化钙、碳化锂中的一种或多种。

可选的，在本发明的一些实施例中，溶质在电解质熔体中的摩尔分数为1～7％。

可选的，在本发明的一些实施例中，溶剂选自锂的卤化物、钾的卤化物、钙的卤化物、铝的卤化物中的多种。

可选的，在本发明的一些实施例中，溶剂为锂的卤化物，溶质包括碳化锂。

可选的，在本发明的一些实施例中，阴极为含硅元素阴极。

可选的，在本发明的一些实施例中，电解质熔体的温度为100～1000℃。

可选的，在本发明的一些实施例中，镀膜体系还包括外加电源，外加电源的电流选自恒定电流、脉冲电流中的一种，或者外加电源的电压为恒定电压。

可选的，在本发明的一些实施例中，恒定电流的电流密度为1～15mA/cm²；脉冲电流的脉冲占空比为20～50％；恒定电压的电压值为0～1.5V。

另外，镀膜体系在基于金属基体的碳膜的镀制中的应用，其中，镀膜体系包括电解质熔体、阴极以及阳极，电解质熔体包括溶质和溶剂，溶质为碳化物，溶剂为金属卤化物；阴极选自金属阴极、石墨阴极、含硅元素阴极中的一种；阳极为金属阳极。