Электрсіз метал жағу: қасиеттері, қолданылуы және даму тарихы

Кіріспе

Электросыз жағу (ЭЖ) немесе электросыз қаптау – металдар мен металл қорытпаларының өткізгіш және өткізгіш емес беттерге автокатализдік процесс арқылы жағу процесі. Бұл өткізгіш емес беттерге пластик, керамика және шыны сияқты материалдар жатады, олар түпкілікті мақсатына қарай сәндік, коррозияға қарсы және өткізгіш қасиеттерге ие болуы мүмкін. Электросыз жағу бұрандалар, наноталшықтар және көміртек нанотүтіктер сияқты 2D және 3D құрылымдарға металдарды жағуға мүмкіндік береді. Бұл физикалық буландыру (PVD), химиялық буландыру (CVD) және электроқаптау сияқты басқа жағу әдістерінен өзгеше, олар көбінесе 2D беттермен шектеледі. Әдетте, субстраттың беті pXRD, SEM EDS және XPS әдістерімен сипатталады, бұл олардың түпкілікті функционалдығына сәйкес параметрлерді анықтауға көмектеседі. Вурц, үстел үстінде қалдырылған никель-фосфорлы ваннаның өздігінен ыдырап, қара ұнтақ түзілгенін байқады. Ол өз жаңалығын 1946 жылғы Америка электроқаптау қоғамының (AES) конвенциясында ұсынды. Бір жылдан кейін, сол конференцияда, ол осы процесс үшін «электросыз» терминін ұсынды және оңтайландырылған ванна құрамын сипаттады, нәтижесінде патент алынды. Алайда, Абнер мен Ридделл патенттен қаржылық пайда алмады. NiP-тің алғашқы коммерциялық жағуын Цинциннатидегі Леонхардт қаптау компаниясы жүзеге асырды, одан кейін Жапониядағы Канниген Ко. Ltd компаниясы осы салаға революциялық өзгерістер енгізді. Бұл реакция күміс нитратының сілтілік ерітіндісінде альдегидтердің болуын анықтау үшін қолданылады. Электросыз жағу PVD, CVD және электроқаптау әдістерімен салыстырғанда артықшылықтарға ие, өйткені оны бөлме температурасында жүргізуге болады. Субстратты алдын ала өңдеу немесе функционалдау оның бетін тазартады, бұл нанобөлшектердің мөлшеріне және қаптау сапасына әсер ететін ластануды жояды. Алдын ала өңдеу элементтік металлдың жағу тығыздығын және жағу процесінің басталу орнын анықтайды. Бірақ формальдегидтің E0 мәні pH деңгейіне байланысты. Жағу ваннасының pH 0 болғанда формальдегидтің E0 мәні 0,056 В-қа тең, ал pH = 14 болғанда E0 = 1,070 В-қа жетеді. Формальдегид (pH 14) pH=0-ға қарағанда тиімдірек тотықтырғыш, өйткені оның теріс стандарттық потенциалы төмендеу, бұл оны күшті тотықтырғыш етеді. Гидролизделген Ni2+ ионы Ni, P және H2 өндірісін катализдейді. Су Ni бетінде иондалады [14], ал Ni2+ иондары гидроксид иондарымен координацияланады [15]. Электросыз никель қаптау авиация, құрылыс, тоқыма және мұнай-газ салалары сияқты көптеген салаларда қолданылады, сондай-ақ тоқыма өнеркәсібінде, коррозиядан қорғау және зергерлік бұйымдар жасауда да қолданылады. Сыртқы кедергілер құрылғылардың жұмысына теріс әсер етеді; ЭМИ көздеріне радиотолқындар, ұялы телефондар және теледидар қабылдағыштары жатады. Ұшақтардағы Ni, Cu және Ni/Cu жабындары 14 Гц-тен 1 ГГц-ке дейінгі жиілік диапазонындағы шу сигналдарын сіңіреді.

Electroless deposition (ED) or electroless plating is defined as the autocatalytic process through which metals and metal alloys are deposited onto conductive and nonconductive surfaces. These nonconductive surfaces include plastics, ceramics, and glass etc., which can then become decorative, anti corrosive, and conductive depending on their final functions. Electroless deposition deposits metals onto 2D and 3D structures such as screws, nanofibers, and carbon nanotubes, unlike other plating methods such as Physical Vapor Deposition ( PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), and electroplating, which are limited to 2D surfaces. Commonly the surface of the substrate is characterized via pXRD, SEM EDS, and XPS which relay set parameters based their final funtionality. Wurtz noticed the nickel phosphorus bath when left sitting on the benchtop spontaneously decomposed and formed a black powder. They presented their discovery at the 1946 Convention of the American Electroplaters' Society (AES); a year later, at the same conference they proposed the term "electroless" for the process and described optimized bath formulations, that resulted in a patent. However, neither Abner nor Riddell benefited financially from the filed patent. The first commercial deposition of Ni P was Leonhardt Plating Company in Cincinnati followed by the Kannigen Co. Ltd in Japan which revolutionized the industry. This reaction is used to test for aldehydes in a basic solution of silver nitrate. Electroless deposition is advantageous in comparison to PVD, CVD, and electroplating deposition methods because it can be performed at ambient conditions. Pretreatment or functionalization of the substrate cleans the surface of the substrate to remove any contaminants which affects nanoparticle size and poor plating occurs. Pretreatment determines the porosity of the elemental metal deposition, and the initiation site of elemental deposition But the E0 of formaldehyde is pH dependent. At pH 0 of the deposition bath is E0 of formaldehyde is 0.056 V, but at pH=14 the E0= 1.070. The formaldehyde (pH 14) is a more suitable reducing agent than at pH=0 because of the lower negative standard potential which makes it a powerful reducing agent. The hydrolyzed Ni2+ ion catalyzes the production of Ni, P, and H2. Water is ionized at the Ni surface [14], and Ni2+ ions coordinate with hydroxide ions [15]. textiles, prevention of corrosion, and jewelry. Electroless nickel plating is used in variety of industries including aviation, construction, textiles, and oil and gas industries. The interference negatively affects the function of the devices; EMI sources include radiowaves, cell phones, and TV receivers. Elemental Ni, Cu, and Ni/Cu coating on planes absorb noise signals in the 14 Hz to 1 GHz range.

Мұнай және газ өндіру

Элементарлы никель жабыны бұрғылауда қолданылатын болатты құбырлардың коррозиясын қорғайды. Осы өнеркәсіптің ядросында никель қысымға төзімді ыдыстарға, компрессор қанаттарына, реакторларға, турбина қанаттарына және клапандарға жабылады.