Гальваническое покрытие - Electroless plating

Химическое никелирование металлических деталей.

Гальваническое покрытие, также известный как химическое покрытие или же автокаталитическое покрытие, это класс промышленных химических процессов, которые создают металл покрытия на различных материалах автокаталитический химическое восстановление из металла катионы в жидкой ванне. Этот класс контрастирует с гальваника процессы, такие как гальванизация, где сокращение достигается за счет генерируемого извне электрический ток.[1][2]

Основное техническое преимущество химического нанесения покрытия состоит в том, что он создает ровный слой металла независимо от геометрии поверхности - в отличие от гальванического покрытия, которое страдает от неравномерности плотность тока из-за влияния формы подложки на электрическое сопротивление ванны. Кроме того, химическое покрытие можно наносить на непроводящий поверхности и части объекта, которые нельзя подключить к текущему источнику.[1][2]

Гальваническое покрытие с помощью химического восстановления имеет множество промышленных применений, от просто декоративных до предотвращения коррозии и износа. Его можно использовать даже для покрытия отдельных зерен порошкообразных материалов произвольно малого размера.[3] Его также можно использовать для создания составной покрытия, по приостановка подходящие порошки в ванне.[4]

История

Самым ранним процессом химического нанесения покрытия можно считать Реакция Толлена, который нанес однородный слой металлического серебра на стекло и другие подложки. Он широко использовался для серебрение зеркала.[5]

Первый процесс химического нанесения покрытия, который конкурировал с гальваническим покрытием, был никель-фосфорный, с помощью никель соли и гипофосфит как восстановитель и источник фосфора. Реакция была открыта в 1844 г. Чарльз Адольф Вюрц,[6] и был запатентован в 1914 году как метод металлизации Франсуа Огюст Ру из L'Aluminium Français.[7] Однако изобретение Ру, похоже, не получило большого коммерческого использования. В 1946 году процесс был случайно повторно открыт. Эбнер Бреннер и Грейс Э. Ридделл из Национальное бюро стандартов. [2][8] Они представили свое открытие на съезде 1946 г. Американское общество гальванических масс (AES);[9] год спустя на той же конференции они предложили термин «химическое безэлектричество» для процесса и описали оптимизированные составы ванн,[10] в результате был получен патент.[11][12][13]

Общий процесс

Общая реакция химического нанесения покрытия:

Mz+

(водн.) + Иксz-

(водн.) → M0

(s) + Z

где M представляет собой металл, Иксz-
 восстановитель и Z его окисленные побочные продукты (которые могут быть жидкостями, твердыми веществами или газами).

Для того чтобы металл мог быть нанесен в виде однородного твердого покрытия на намеченную поверхность, а не в виде осадка через раствор, реакция должна потребовать катализатор то есть либо сама подложка, либо наносится на нее заранее. На самом деле реакция должна быть автокаталитический, так что он может продолжаться после того, как подложка будет покрыта металлом. [1]

Применение химического никелирования никель соли в качестве источника катионов металлов и либо гипофосфит (или борогидрид -подобное соединение) в качестве редуктора. Побочный продукт реакции - элементарный фосфор (или же бор ), который включен в покрытие. Реагент Толленса является классическим примером химического серебряного покрытия. Для других металлов, таких как золото и медь, восстановитель обычно является низкомолекулярным. альдегиды.

Основные процессы

Рекомендации

  1. ^ а б c Г. О. Мэллори и Дж. Б. Хайду, редакторы (1990): Химическое нанесение покрытий: основы и применение. 539 страниц. ISBN  9780936569079
  2. ^ а б c Чарльз Р. Шипли-младший (1984): "Исторические особенности химического нанесения покрытия ". Покрытие и обработка поверхности, том 71, выпуск 6, страницы 24-27. ISSN  0360-3164
  3. ^ В. Т. Феррар, Д. Ф. О'Брайен, А. Варшавски и К. Л. Войчек (1988): «Металлизация липидных пузырьков с помощью химического нанесения покрытия». Журнал Американской химической ассоциации, том 110, выпуск 1, страницы 288–289. Дои:10.1021 / ja00209a046
  4. ^ Судагар, Джоти; Лиан, Цзяньше; Ша, Вэй (2013). «Химический никель, сплавы, композиты и нанопокрытия - критический обзор» (PDF). Журнал сплавов и соединений. 571: 183–204. Дои:10.1016 / j.jallcom.2013.03.107.
  5. ^ Бернхард Толленс (1882 г.): "[url =https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uiug.30112025692838;view=1up;seq=535 Ueber Ammon-alkalische Silberlösung als Reagens auf Aldehyd] »(« О щелочном растворе серебра аммония как реагенте для альдегидов »). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, том 15, выпуск 2, страницы 1635–1639. Дои:10.1002 / cber.18820150243
  6. ^ Гаврилов, Георгий Г. [перевод Джона Э. Гудмана] (1979). Химическое (химическое) никелирование. Редхилл, Англия: Portcullis Press. ISBN  9780861080236. Получено 8 сентября 2018.
  7. ^ Франсуа Огюст Ру (1914): "Процесс добычи металлических отложений ". Патент США 1207218. Выдан 1916-12-05, переуступлен L'Aluminium Français, истекший 05.12.1933.
  8. ^ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1946): "Никелирование стали методом химического восстановления ". Журнал исследований Национального бюро стандартов, том 37, страницы 31–34 Дои:10.6028 / jres.037.019
  9. ^ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1946): Proc. 33-я ежегодная конвенция Американского общества гальванизаторов стр.23.
  10. ^ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1947): Proc. 34-й ежегодный съезд Американского общества гальванизаторов, стр.156.
  11. ^ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1950): "Никелирование путем химического восстановления". Патент США 2532283. Выдан 05 декабря 1950 г., истек 5 декабря 1967 г.
  12. ^ Эбнер Бреннер (1954): Металлическая отделка, том 52, выпуск 11, стр.68.
  13. ^ Эбнер Бреннер (1954): Металлическая отделка, том 52, выпуск 12, стр.61.