Elektroplätering

elektrolyten ska innehålla positiva joner (katjoner) av metallen som ska deponeras. Dessa katjoner reduceras vid katoden till metallen i nollvalenstillståndet., Till exempel kan elektrolyten för kopparplätering vara en lösning av koppar (II) sulfat, som dissocierar till Cu2+ katjoner och SO2−
4 anjoner. Vid katoden reduceras Cu2+ till metallisk koppar genom att få två elektroner.

När anoden är gjord av beläggningsmetallen kan motsatt reaktion uppstå där och omvandla den till upplösta katjoner. Till exempel skulle koppar oxideras vid anoden till Cu2+ genom att förlora två elektroner., I detta fall kommer den hastighet vid vilken anoden är upplöst att vara lika med den hastighet vid vilken katoden är pläterad och sålunda fylls jonerna i elektrolytbadet kontinuerligt av anoden. Nettoresultatet är den effektiva överföringen av metall från anodkällan till katoden.

anoden kan i stället vara tillverkad av ett material som motstår elektrokemisk oxidation, såsom bly eller kol. Syre, väteperoxid eller några andra biprodukter produceras sedan vid anoden istället., I detta fall måste joner av metallen som ska pläteras regelbundet fyllas i badet eftersom de dras ut ur lösningen.

pläteringen är oftast ett enda metalliskt element, inte en legering. Vissa legeringar kan emellertid vara elektrodeposited, särskilt mässing och lödd. Pläterade ”legeringar” är inte sanna legeringar, d. v.s. fasta lösningar, men ganska diskreta små kristaller av de metaller som pläteras. Vid pläterad lödd anses det ibland nödvändigt att ha en” sann legering”, och det pläterade löddet smälts för att låta tennet och leda till att kombinera för att bilda en sann legering., Den sanna legeringen är mer korrosionsbeständig än den As-plated legeringen.

många pläteringsbad inkluderar cyanider av andra metaller (såsom kaliumcyanid) förutom cyanider av den metall som ska deponeras. Dessa fria cyanider underlättar anodkorrosion, hjälper till att upprätthålla en konstant metalljonnivå och bidrar till ledningsförmåga. Dessutom kan icke-metallkemikalier såsom karbonater och fosfater tillsättas för att öka ledningsförmågan.

När plätering inte önskas på vissa delar av substratet appliceras stopp-offs för att förhindra att badet kommer i kontakt med substratet., Typiska stopp-offs inkluderar tejp, folie, lacker och vaxer.

förmågan hos en plätering att täcka jämnt kallas kasta makt; Ju bättre kasta makt desto mer likformig beläggningen.

StrikeEdit

inledningsvis kan en speciell pläteringsdeposition som kallas en strejk eller blixt användas för att bilda en mycket tunn (typiskt mindre än 0,1 µm tjock) plätering med hög kvalitet och god vidhäftning till substratet. Detta fungerar som en grund för efterföljande pläteringsprocesser. En strejk använder en hög strömtäthet och ett bad med låg jonkoncentration., Processen är långsam, så effektivare pläteringsprocesser används när önskad strejk tjocklek erhålls.

slående metoden används också i kombination med plätering av olika metaller. Om det är önskvärt att platta en typ av insättning på en metall för att förbättra korrosionsbeständighet men denna metall har i sig dålig vidhäftning till substratet, en strejk kan först deponeras som är kompatibel med båda. Ett exempel på denna situation är den dåliga vidhäftningen av elektrolytisk nickel på zinklegeringar, i vilket fall en kopparstrejk används, vilket har god vidhäftning till båda.,

elektrokemisk depositionEdit

elektrokemisk deposition används vanligtvis för tillväxt av metaller och ledande metalloxider på grund av följande fördelar: nanostrukturens tjocklek och morfologi kan exakt kontrolleras genom att justera de elektrokemiska parametrarna; relativt likformiga och kompakta avlagringar kan syntetiseras i mallbaserade strukturer; högre depositionshastigheter erhålls och utrustningen är billig på grund av icke-kraven på antingen ett högt vakuum eller en hög reaktionstemperatur.,

Pulse electroplatingEdit

pulse electroplating eller pulse electrodeposition (PED) processen innebär snabb växling av den elektriska potentialen eller strömmen mellan två olika värden vilket resulterar i en serie pulser av lika Amplitud, varaktighet och polaritet, separerade med nollström. Genom att ändra pulsamplituden och bredden är det möjligt att ändra den deponerade filmens sammansättning och tjocklek.

de experimentella parametrarna för pulselektroplätering består vanligtvis av toppström/potential, arbetscykel, frekvens och effektiv ström / potential., Toppström / potential är den maximala inställningen av elektropläteringsström eller potential. Duty cycle är den effektiva delen av tiden i viss elektropläteringsperiod med den aktuella eller potentiella applicerade. Den effektiva strömmen / potentialen beräknas genom att multiplicera arbetscykeln och toppvärdet för ström eller potential. Pulselektroplätering kan bidra till att förbättra kvaliteten på elektropläterad film och frigöra den interna stressen som byggts upp under snabb deponering. Kombinationen av den korta arbetscykeln och hög frekvens kan minska ytsprickorna., För att upprätthålla den konstanta effektiva strömmen eller potentialen kan en högpresterande strömförsörjning krävas för att ge hög ström/potential och snabb omkopplare. Ett annat vanligt problem med pulselektroplätering är att anodmaterialet kan bli pläterat och förorenat under omvänd elektroplätering, speciellt för den höga kostnaden, inert elektrod som platina.

andra faktorer som kan påverka pulselektroplätering inkluderar temperatur, anod-till-katod gap och omrörning., Ibland kan pulselektroplätering utföras i uppvärmt elektropläteringsbad för att öka deponeringshastigheten eftersom hastigheten för nästan all kemisk reaktion ökar exponentiellt med temperatur per Arrhenius lag. Anod-till-katodgapet är relaterat till den nuvarande fördelningen mellan anod och katod. Liten klyfta till provyta förhållandet kan orsaka ojämn fördelning av strömmen och påverka ytan topologi av pläterade prov. Omrörning kan öka överförings – / diffusionshastigheten för metalljoner från bulklösning till elektrodytan., Omrörning inställning varierar för olika metall galvanisering processer.

Brush electroplatingEdit

en närbesläktad process är brush electroplating, där lokaliserade områden eller hela objekt är pläterade med en borste mättad med pläteringslösning. Borsten, vanligtvis en rostfri stålkropp insvept med ett absorberande tygmaterial som båda håller pläteringslösningen och förhindrar direkt kontakt med objektet som pläteras, är ansluten till anoden hos en lågspännings likström strömkälla och objektet som ska pläteras ansluten till katoden., Operatören dips borsten i pläteringslösningen applicerar den sedan på objektet och flyttar borsten kontinuerligt för att få en jämn fördelning av pläteringsmaterialet.

borste galvanisering har flera fördelar jämfört med tank plätering, inklusive bärbarhet, förmåga att platta objekt som av någon anledning inte kan vara tank pläterad (en ansökan var plätering av delar av mycket stora dekorativa stödpelare i en byggnad restaurering), låg eller ingen maskering krav, och jämförelsevis låg plätering lösning volym krav., Nackdelar jämfört med tank plätering kan innefatta större operatören engagemang (tank plätering kan ofta göras med minimal uppmärksamhet), och oförmåga att uppnå så stor en plåttjocklek.

hård krom i borste electroplatingEdit

hård krom är en av de vanligaste pläteringsmaterial som används för hård plätering och galvanisering, på grund av dess styrka, motstånd och elegant finish. Krom är dock mycket farligt i sitt hexavalenta tillstånd. Vid inandning eller konsumtion har airborne Cr6+ kopplats till lungcancer och orsakar skador på hals, mun och näsa.,

detta beror på att krom i sitt hexavalenta tillstånd har cancerframkallande och teratogena egenskaper, vilket har en mutagen effekt på celler.

varje år utsätts 558,000 amerikanska tekniker för sexvärt krom på arbetsplatsen, med de som arbetar inom elektroplätering, svetsning och målning är mest utsatta på grund av ökad exponering för höga nivåer av Cr6+ föreningar.

på grund av de faror som är kopplade till sexvärt krom har det varit en viktig drivkraft för borstelektroplaterande forskning under det senaste decenniet att hitta säkrare och miljövänliga alternativ., Ett alternativ som har utvecklats är metallmatriskompositer (MMC). MMC erbjuder unika och överlägsna egenskaper för metallpläteringslösningar inklusive hårdhet, slitstyrka och oxidationsskydd vid höga temperaturer. Denna krom alternativ MMC inkluderar kobolt kromkarbid, nickel volframkarbid och nickel kromkarbid.

Fat platingEdit

denna teknik för elektroplätering är en av de vanligaste som används i branschen för ett stort antal små föremål., Föremålen placeras i en tunnformad icke-ledande bur och nedsänktes sedan i det kemiska badet innehållande suspenderade atomer av metallen som ska pläteras på dem. Pipan roteras sedan, och elektriska strömmar körs genom de olika bitarna i pipan som kompletta kretsar när de rör varandra. Resultatet är en mycket enhetlig och effektiv pläteringsprocess, även om finishen på slutprodukterna sannolikt kommer att drabbas av nötning under pläteringsprocessen. Det är olämpligt för mycket prydnadsföremål eller exakt konstruerade föremål.,

CleanlinessEdit

renlighet är viktigt för framgångsrik elektroplätering, eftersom molekylära lager av olja kan förhindra vidhäftning av beläggningen. ASTM B322 är en standardguide för rengöring av metaller före elektroplätering. Rengöring inkluderar lösningsmedelsrengöring, varmt alkaliskt rengöringsmedel, elektrocleaning och syrabehandling etc. Det vanligaste industriella testet för renlighet är vattenbrytningstestet, där ytan sköljs ordentligt och hålls vertikal. Hydrofoba föroreningar såsom oljor orsakar vattnet att pärla och bryta upp, vilket gör att vattnet rinna snabbt., Helt rena metallytor är hydrofila och kommer att behålla ett obrutet vattenplåt som inte pärlar upp eller dränerar av. ASTM F22 beskriver en version av detta test. Detta test detekterar inte hydrofila föroreningar, men elektroplätering kan förskjuta dessa lätt eftersom lösningarna är vattenbaserade. Ytaktiva ämnen som tvål minskar testets känslighet och måste sköljas ordentligt.