2020年9月22日
本文介绍了一种无浴电镀工艺,该工艺通过还原含有复合颗粒的静止金属盐膏,形成高负载量的金属复合材料。该方法解决了其他常见电镀方式(如喷射电镀、刷镀和槽镀)在将复合颗粒嵌入金属基体过程中所面临的技术难题。
电印技术通过在电解液中捕获复合颗粒,使其与金属共沉积来实现。利用这一新技术,即使是对水敏感的物体,也能实现高含量的复合颗粒负载。与传统的电镀不同,该技术无需将物体浸入液体浴中。
任何导电物体,无论其尺寸或形状如何,均可涂覆功能材料。荧光金属复合涂层在弱光环境中具有广泛的应用,包括飞机维修设备定位、道路标志照明以及机械零部件中的行程逻辑标记。
首先,按照文稿中所述称取硫酸镍、六水合氯化镍和硼酸,并将它们一同放入一个样品瓶中。将这些盐类混合物充分研磨成细粉。操作时务必使用适当的个人防护装备,在通风橱中进行,并配备危险废物处理系统。
接下来,称取1.8克掺铕的铝酸锶镝、掺铕的氧化钇或掺铕的铝酸钡镁,使用瓷研钵和研杵研磨约10分钟,直至形成细粉。将研磨后的复合粉末与盐混合物一同放入容器中储存。根据涂层面积,每平方厘米称取0.188克该混合物,加入敞口容器中,并按每平方厘米涂层面积加入40微升水,搅拌至盐完全溶解,形成浓稠糊状物。
使用剪刀将阳极裁剪成与待镀层物体相匹配的尺寸和形状,以去除阳极箔表面的有机物;使用棉签或布料,用10摩尔的氢氧化钾或氢氧化钠清洁阴极。用水冲洗表面以去除多余的碱液,然后用棉签或布料蘸取适量的浓酸擦拭,活化金属表面以利于镀层附着,并遵循针对特定金属表面及合金的活化建议。该操作应在通风橱中进行,以避免接触氯化氢蒸气。迅速将制备好的涂层膏体涂覆到阴极物体上,覆盖整个区域,并确保无遗漏或间隙。
使用棉签或布料蘸取浓酸擦拭阳极表面以进行活化。若需计算电流效率,请使用分析天平记录阳极和阴极的质量。将电源预设为所需的电流或电压模式。
剪下一小块亲水性膜(如尼龙膜),将其放置在阳极涂层浆料上方,以避免与阴极直接接触。在膜片上加入少量浆料或干燥的盐混合物。接着,加入两滴水以使盐部分溶解。
该过程使尼龙膜具有导电性,从而允许离子通过电解质进行传质,这是涂层反应中电荷平衡所必需的。此步骤也可通过将尼龙膜浸入水性镍盐混合液中来实现。将活化的阳极置于上方,并将阴极物体连接至负极和正极导线。
用塑料覆盖整个系统以帮助保持水分,并施加适中压力。打开电源,继续镀膜至所需时长。关闭电源,使系统暴露。
断开导线,用水冲洗阴极物体,并将系统的其他组件浸泡在水中进行清洗,随后将该水溶液倒入贴有适当标签的有害废物容器中。为去除未包覆的复合颗粒,佩戴手套后用手轻轻擦拭阴极物体。使用分析天平称量阳极和阴极的质量,并计算其与原始质量的差值。
使用紫外灯观察荧光涂层,以验证金属复合材料的亮度和均匀性。采用恒电流法监测恒定电流下的电压变化,采用恒电位法监测恒定电压下的电流变化。打开电位桩,并设定持续时间以及施加的电流或电压。
按照先前所述方法制备涂层。使用校准的三电极系统将电压归一化至参考标准。在阳极和尼龙膜之间放置一根铂丝作为伪参考电极。
用单独的尼龙膜覆盖以避免接触。在阳极上滴加几滴水和少量涂覆膏。最后将导线连接至电极,然后按照文稿中所述进行密封、加压并开始涂覆。
监测电压或电流的变化。由于与未包被表面相比外观发生变化,可观察到荧光或有色颗粒的掺入。采用光学显微镜检测表面覆盖情况,并观察包被层的表面形貌。
通过俯视观察样品或将其切割以显示横截面, chronoamperometry(计时电流法)中复合颗粒表面覆盖率随时间的变化以及 chronopotentiometry(计时电位法)中随电流密度的变化在涂层过程中均有所增加。表面覆盖率还与涂层厚度相关。可采用计时电流法在恒定电压下监测涂层参数,或采用计时电位法在恒定电流下进行监测。金属复合涂层的亮度通过荧光光谱法进行量化,发光量子产率的计算基于峰面积的比值完成。
在尝试本方案时,涂覆前必须正确清洁并活化电极。此外,充分研磨前驱体电解质混合物有助于形成均匀光滑的涂层。前驱体复合电解质浆料还可通过喷涂或粉末涂覆的方式进行沉积,以节省时间和材料。
通过这种方法,可实现对物体的大规模包覆。这一新技术有望推动科学研究,将其他此前无法适用于浸镀、喷镀或刷镀的大型或吸湿性复合颗粒纳入应用范围。
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本文介绍了一种无需电镀液的新型电沉积工艺,该方法利用含有复合颗粒的静止金属盐膏。这种创新技术能够在无需传统液体电镀槽的情况下,实现复合颗粒在金属基体中的高比例负载。
这种无槽电镀方法能够在导电物体上实现高负载复合涂层,且无需液体浸渍,从而解决了传统电镀在对水敏感基底上应用时的关键局限性。该技术可集成功能性材料,例如磷光颗粒,拓展了在工业及野外部署系统中与低光检测和信号传递相关应用的适用性。通过消除槽液限制,该方法提高了对不规则几何形状及现场涂层场景的适用性。
该方法适用于发现阶段的材料筛选和功能化工作流程,特别是在需要将颗粒稳定地掺入导电基底且不接触溶剂的场合。