Article de méthode

Placage métal-composite sans bain localisé par électrostamping

DOI :

10.3791/61484

⸱

22 septembre 2020

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1Department of Chemistry and Biochemistry, St. Mary's College of Maryland, 2PMA-265 Power and Propulsion IPTL

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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Présenté ici est un protocole d’électroplaque sans bain, où une pâte de sel métallique stagnante contenant des particules composites sont réduites pour former des composites métalliques à charge élevée. Cette méthode répond aux défis auxquels sont confrontées d’autres formes courantes d’électroplaque (jet, brosse, bain) d’intégration de particules composites dans la matrice métallique.

Résumé

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Le placage composite avec des particules intégrées dans la matrice métallique peut améliorer les propriétés du revêtement métallique pour le rendre plus ou moins conductrice, dure, durable, lubrifiée ou fluorescente. Cependant, il peut être plus difficile que le placage en métal, parce que les particules composites sont soit 1) non chargées de sorte qu’ils n’ont pas une forte attraction électrostatique à la cathode, 2) sont hygroscopiques et sont bloqués par une coquille d’hydratation, ou 3) trop grand pour rester stagnant à la cathode tout en remuant. Ici, nous décrivons les détails d’une méthode de placage sans bain qui implique des plaques d’anode et de nickel cathodique en sandwich avec une pâte d’électrolyte concentrée aqueuse contenant de grandes particules phosphorescentes hygroscopiques et une membrane hydrophilique. Après l’application d’un potentiel, le nickel métal est déposé autour des particules stagnantes de phosphore, les piégeant dans le film. Les revêtements composites sont caractérisés par une microscopie optique pour la rugosité du film, l’épaisseur et la charge composite de surface. En outre, la spectroscopie de fluorescence peut être employée pour quantifier la luminosité d’illumination de ces films pour évaluer les effets de diverses densités actuelles, durée de revêtement et charge de phosphore.

Introduction

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L’électroplaque traditionnelle est largement utilisée pour déposer des couches minces d’une variété de métaux, alliages et composites métalliques sur des surfaces conductrices pour les fonctionnaliser pour l’applicationprévue 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Cette méthode....

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Protocole

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1. Préparation des sels de revêtement

MISE EN GARDE : Les sels de nickel et l’acide borique sont toxiques et doivent être manipulés avec l’équipement de protection individuelle approprié comprenant des gants de nitrile, des lunettes et une couche de laboratoire. Les acides forts et les bases doivent être manipulés dans le capot des vapeurs, et tous les déchets chimiques doivent être éliminés sous forme de déchets dangereux.

  1. À l’aide d’un équilibre, peser les poudres suivantes dans ces rapports: 10.000 g de NiSO4·6H2O, 2.120 g de NiCl2·6H2O, 1.600 g de H3BO3 et combi....

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Résultats

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Après avoir suivi ce protocole, une fine couche de métal doit être plaquée sur la surface cathodique et contenir les particules composites qui ont été ajoutées à la pâte de revêtement. L’incorporation de particules fluorescentes ou colorées peut être observée par inspection visuelle à la suite d’un changement d’apparence par rapport à la surface non cintrée (figure 1A1-A3). Pour étudier le pourcentage de couverture de surface des particules composites et observer la morpholo.......

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Discussion

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Étapes critiques de l’électrostamping. L’électrostamping sans bain partage bon nombre des mêmes étapes critiques avec l’électroplaque de bain traditionnel. Il s’agit notamment d’un nettoyage approprié des électrodes, le mélange d’ions métalliques dans l’électrolyte et l’application et externe ou chimique (placage électroless) potentiel de causer la réduction du métal sur la cathode. En outre, l’oxydation de l’anode et de la cathode doit être évitée après l’activation acide en rinçant rapidement avec de l.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ces travaux ont été appuyés par le Programme d’amélioration de la fiabilité et de l’entretien de l’équipement des aéronefs et le Partenariat Patuxent. Townsend a reçu l’appui d’une bourse de recherche de la Faculté de l’ONR. Les auteurs reconnaissent également le soutien général de la faculté et des étudiants du département de chimie et biochimie du SMCM, y compris le soutien de l’équipe de football du SMCM.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
37 % M Acide chlorhydrique (aq)SigmaAldrich320331-500MLcorrosif - poignée dans la hotte
70 % Acide nitrique (aq)SigmaAldrich438073-500MLcorrosif - poignée dans la hotte
Aluminate de baryum et de magnésium, europium dopé (s)SigmaAldrich756512-25Gpoudre fine
Acide borique (s)SigmaAldrichB6768-500Gtoxique
Coton-tigeQ-tipsQ-tips cotons-tiges Coton-tige
ImageJNational Institutes of HealthIJ 1.46rlogiciel libre
Chlorure de nickel (II) hexahydraté(s)SigmaAldrich223387-500G
toxique Nickel (II) sulfate hexahydraté (s)SigmaAldrich227676-500G
toxique Feuille de nickel AliExpressNi99.999
Gants en nitrileFisher Scientific19-149-863B
membrane(s)Tisch ScientificRS10133
Microscope optique équipé d’un filtre FTIC (470 ± ; 20 nm)NikonEclipse 80i
Plastic WrapFisher Scientific22-305654
Mortier en porcelaineFisher ScientificFB961A
Pilon en porcelaineFisher ScientificFB961K
Hydroxyde de potassium (s)SigmaAldrich221473-25Gcorrosif
avec fil de platineGamry Instruments1000E
ScoopulaFisher Scientific14-357Q
SpectrofluorimètrePhoton Technology InternationalQM-40
Aluminate de strontium, europium et dysprosium dopé(s)GloNation756539-25Gpoudre
Alimentation linéaire variable DC TekpowerTP3005T
Oxyde d’yttrium, europium dopé(s)SigmaAldrich756490-25Gfine
Potentiostat poudre

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hunt, W. H., et al. Comprehensive Composite Materials. , Elsevier Ltd. (2000).
  2. Hovestad, A., Janssen, L. J. J. Electrochemical codeposition of inert particles in a metallic matrix. Journal of Applied Electrochemistry. 25 (6), 519-527 (1995).
  3. Zimmerman, A. F., Clark, D. G., Au....

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Mots-clés

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