Electroless обшивка , также известная как химическая металлизация или аутокаталитическое покрытия , является классом промышленных химических процессов , которые создают металлические покрытия на различных материалы по аутокаталитическому химическому восстановлению металлических катионов в жидкой ванне. Этот класс контрастирует с процессами гальваники , такими как гальванизация , где уменьшение достигается за счет генерируемого извне электрического тока . [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 неравномерной плотности тока из-за влияния формы подложки на электрическое сопротивление ванны. Кроме того, химическое покрытие можно наносить на непроводящие поверхности и части объекта, которые нельзя подключить к источнику тока. [1] [2]
Гальваническое покрытие 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 композитных покрытий путем суспендирования подходящих порошков в ванне. [4]
История [ править ]
Самым ранним процессом химического нанесения покрытия можно считать реакцию Толлена , которая нанесла однородный слой металлического серебра на стекло и другие подложки. Широко использовался для серебрения зеркал . [5]
Первым процессом химического нанесения покрытия, который конкурировал с гальваническим покрытием, был никель-фосфор , с использованием солей никеля и гипофосфита в качестве восстанавливающего агента и источника фосфора. Реакция была обнаружена в 1844 году Вюрц , [6] и был запатентован в 1914 году в качестве способа металл-плакировка Франсуа Огюста Roux из L'Алюминий Français . [7] Однако изобретение Ру, похоже, не получило большого коммерческого использования. В 1946 году этот процесс был случайно повторно открыт Эбнером Бреннером и Грейс Э. Ридделл из Национального бюро стандартов .[2] [8] Они представили свое открытие на съезде Американского общества гальванопокрытий (AES)в 1946 году; [9] годом позже на той же конференции они предложили термин «химическое безэлектричество» для этого процесса и описали оптимизированные составы ванн [10] , результатом которых стал патент. [11] [12] [13]
Общий процесс [ править ]
Общая реакция химического нанесения покрытия:
- Mz +
(водн.)+ Xz -
(водн.) → M0
(s) + Z
где M представляет собой металл, Xz -
восстановитель и Z его окисленные побочные продукты (которые могут быть жидкостями, твердыми веществами или газами).
Чтобы металл мог быть нанесен в виде однородного твердого покрытия на намеченную поверхность, а не в виде осадка через раствор, реакция должна потребовать катализатора, который является либо самой подложкой, либо нанесен на нее заранее. Фактически, реакция должна быть автокаталитической , чтобы она могла продолжаться после того, как подложка была покрыта металлом. [1]
При нанесении никелирования методом химического восстановления в качестве источника катионов металла используются соли никеля, а в качестве восстановителя - гипофосфит (или борогидридоподобное соединение). Побочным продуктом реакции является элементарный фосфор (или бор ), который входит в состав покрытия. Реактив Толленса - классический пример химического серебряного покрытия. Для других металлов, таких как золото и медь, восстановитель обычно представляет собой низкомолекулярные альдегиды .
Основные процессы [ править ]
- никель-фосфорный
- никель-золото (ENIG, ENEPIG)
- никель-бор (NiB)
- палладий
- медь
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Г. О. Мэллори и Дж. Б. Хайду, редакторы (1990): Электролитическое нанесение покрытий: основы и приложения . 539 страниц. ISBN 9780936569079
- ^ a b c Чарльз Р. Шипли-младший (1984): « Основные моменты истории химического нанесения покрытия ». Гальваника и обработка поверхности , том 71, выпуск 6, страницы 24-27. ISSN 0360-3164
- ^ WT Ferrar, DF O'Brien, A. Warshawsky и CL Voycheck (1988): "Металлизация липидных пузырьков посредством химического нанесения покрытия". Журнал Американской химической ассоциации , том 110, выпуск 1, страницы 288–289. DOI : 10.1021 / ja00209a046
- ^ Судагар, Джоти; Лиан, Цзяньше; Ша, Вэй (2013). «Химический никель, сплавы, композитные и нанопокрытия - Критический обзор» (PDF) . Журнал сплавов и соединений . 571 : 183–204. DOI : 10.1016 / j.jallcom.2013.03.107 .
- ^ Бернхард Толленс (1882): «[url = https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uiug.30112025692838;view=1up;seq=535 Ueber Ammon-alkalische Silberlösung als Reagens auf Aldehyd]» ( «Об аммоническом щелочном растворе серебра как реагенте на альдегиды»). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , том 15, выпуск 2, страницы 1635–1639. DOI : 10.1002 / cber.18820150243
- ↑ Гаврилов, Георгий Г. [перевод Джона Э. Гудмана] (1979). Химическое (химическое) никелирование . Редхилл, Англия: Portcullis Press. ISBN 9780861080236. Проверено 8 сентября 2018 года .
- ^ Франсуа Огюст Ру (1914): « Процесс производства металлических месторождений ». Патент США 1207218. Выдан 1916-12-05, переуступлен L'Aluminium Français , истек 1933-12-05.
- ^ Абнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1946): « Никелирование стали путем химического восстановления ». Журнал исследований Национального бюро стандартов , том 37, страницы 31–34 doi : 10.6028 / jres.037.019
- ↑ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1946): Proc. 33-я ежегодная конвенция Американского общества гальванических масс стр.
- ↑ Эбнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1947): Proc. 34-я ежегодная конвенция Американского общества гальваников , стр. 156.
- ^ Абнер Бреннер и Грейс Э. Риддел (1950): «Никелирование путем химического восстановления». Патент США 2532283. Выдан 05 декабря 1950 г., истек 5 декабря 1967 г.
- ^ Авенир Brenner (1954): обработка металлов , объем 52, выпуск 11, стр 68.
- ^ Авенир Brenner (1954): обработка металлов , объем 52, выпуск 12, стр 61.
