Giới thiệu ngắn gọn về lớp phủ mạ điện composite tiên tiến tự phát triển
Mạ điện tổng hợp là một loại mạ điện mới được phát triển vào những năm 1920, và bằng sáng chế đầu tiên không xuất hiện cho đến năm 1949. Đây là vật liệu tổng hợp kim cương của American Simos (Simos) sử dụng đồng lắng đọng kim cương và niken để làm dụng cụ cắt. công nghệ mạ. Kể từ đó, mạ composite đã giành được sự quan tâm của các kỹ thuật viên mạ điện ở các quốc gia khác nhau, và việc nghiên cứu và phát triển đã diễn ra rất tích cực. Ngày nay, nó đã trở thành một nhánh rất quan trọng của công nghệ mạ điện.
Đặc tính của mạ điện composite là lắng đọng các hạt có chức năng khác nhau vào lớp phủ dưới dạng ma trận để thu được lớp phủ với các chức năng đặc trưng của hạt. Các hạt khác nhau được sử dụng, có lớp phủ chống mài mòn, lớp phủ chống ma sát, lớp phủ cắt độ cứng cao, lớp phủ huỳnh quang, lớp phủ composite vật liệu đặc biệt, lớp phủ nano-composite, v.v.
Hầu hết tất cả các loại mạ đều có thể được sử dụng làm lớp phủ nền cho lớp mạ composite, bao gồm lớp mạ kim loại đơn và lớp mạ hợp kim. Tuy nhiên, các bồn nền thường được sử dụng để mạ composite chủ yếu là mạ niken. Gần đây, cũng có các lớp phủ composite trên cơ sở mạ kẽm và hợp kim để sản xuất thực tế.
Trong những ngày đầu, các hạt composite chủ yếu là vật liệu chịu mài mòn, chẳng hạn như cacbua silic, alumin, ... và bây giờ chúng được phát triển thành các lớp phủ composite với nhiều chức năng. Đặc biệt là kể từ khi xuất hiện khái niệm nanomet, các lớp phủ composite được gọi là vật liệu nanocompozit đã xuất hiện theo thời gian. Đây là nơi mà lớp phủ composite có tiềm năng lớn.
2. Nguyên lý của mạ điện composite
Mạ điện tổng hợp, còn được gọi là mạ lớp phủ và mạ lớp phủ, là một quy trình mới để phủ các hạt rắn trong lớp phủ kim loại nhằm cải thiện hiệu suất của lớp phủ. Theo tính chất của các hạt rắn được phủ, các lớp phủ composite với các chức năng khác nhau được sản xuất.
Trong quá trình nghiên cứu đồng lắng tụ mạ điện composite, Renxin đã đề xuất ba cơ chế đồng lắng đọng, đó là đồng lắng đọng cơ học, đồng lắng đọng điện di và đồng lắng tụ hấp phụ. Hiện tại, lý thuyết hấp phụ hai giai đoạn do NGuglielmi đề xuất năm 1972 thường được chấp nhận. Mô hình do Guglielmi đề xuất tin rằng bề mặt của các hạt trong dung dịch mạ được bao quanh bởi các ion. Sau khi đến bề mặt của catốt, đầu tiên chúng được hấp phụ lỏng lẻo (hấp phụ yếu) trên bề mặt của catốt. Đây là sự hấp phụ vật lý và một quá trình thuận nghịch. Các hạt dần dần đi vào bề mặt của catốt và sau đó bị chôn vùi bởi kim loại lắng đọng.
Xử lý toán học của bước hấp phụ yếu trong mô hình này có dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Đối với bước hấp phụ mạnh, người ta coi tốc độ hấp phụ mạnh của các hạt liên quan đến độ bao phủ của hấp phụ yếu và điện trường tại mặt phân cách giữa điện cực và dung dịch. Một số nghiên cứu về quá trình đồng lắng đọng của lớp phủ hỗn hợp niken-kim cương chịu mài mòn cho thấy cơ chế đồng lắng đọng niken-kim cương phù hợp với mô hình hấp phụ hai bước của Guglielmi, và bước kiểm soát tốc độ là bước hấp phụ mạnh. Cho đến nay, kết hợp điện phân, giống như các công nghệ mới khác và công nghệ mới, đi trước rất nhiều so với lý thuyết trong thực tế, và nghiên cứu về cơ chế của nó đang không ngừng phát triển.
3. Phụ gia cho mạ điện composite
Lớp phủ ma trận của mạ điện composite thường có thể sử dụng loạt phụ gia ban đầu của loại mạ này, chẳng hạn như lớp phủ composite với lớp mạ niken làm chất mang và có thể sử dụng chất làm sáng lớp mạ niken ứng suất thấp. Tuy nhiên, theo nguyên lý của mạ điện composite, bản thân mạ điện composite cũng cần sử dụng một số chất phụ gia để thúc đẩy quá trình đồng lắng đọng của composite và các hạt. Các chất phụ gia này bao gồm chất điều chỉnh hiệu suất điện của hạt, chất hoạt động bề mặt, chất chống oxy hóa, chất ổn định, v.v. theo chức năng của chúng.
(1). Bộ điều chỉnh phí
Vì sự đồng lắng đọng của các hạt và lớp phủ dưới tác dụng của điện trường là một quá trình quan trọng của quá trình mạ composite, nên việc tạo ra các hạt mang điện tích dương có lợi cho sự đồng lắng đọng, nhưng hầu hết các hạt là trung hòa về điện và cần được được xử lý để làm cho bề mặt hấp phụ các hạt tích điện dương. Một số ion kim loại như Ti plus, Rb plus, ... có thể bị hấp phụ trên bề mặt của alumin để tạo thành các hạt mang điện tích dương, có lợi cho quá trình đồng lắng đọng với lớp phủ. Một số muối phức và các hợp chất cao phân tử cũng có chức năng điều chỉnh điện tích của các hạt. Để kết hợp đầy đủ năng lượng bề mặt của các hạt với các hợp chất tương ứng, mạ toàn phần đòi hỏi các hạt được thêm vào dung dịch mạ phải trải qua quá trình xử lý bề mặt, tương tự như tẩy dầu mỡ và kích hoạt bề mặt trong quá trình mạ điện, để có được đồng thuận lợi. -địa điểm. tính chất điện.
(2). Chất hoạt động bề mặt
Trong lớp mạ composite với cacbua silic làm hạt composite, chất hoạt động bề mặt fluorocarbon được thêm vào để tạo điều kiện cho sự đồng lắng đọng của các hạt. Do đó, một số chất hoạt động bề mặt cũng là chất điều chỉnh tiềm năng. Nhưng chất hoạt động bề mặt cũng hoạt động như một chất phân tán, điều này cũng rất quan trọng đối với sự phân bố đồng đều của các hạt trong bể. Ngoài ra còn có một số chất hoạt động bề mặt có đặc điểm tiềm năng rõ ràng và có tác dụng rõ ràng ở một thế cụ thể, điều này có lợi cho lớp mạ tổng hợp của cấu trúc gradient.