Goi-mailako eraldaketarako fabrikazioarekin batera, energia garbiaren eta erdieroaleen eta fotovoltaikoaren industriaren garapen azkarrak areagotu egin du, eta diamantezko erreminten eraginkortasun handiko eta zehaztasun handiko prozesatzeko gaitasuna gero eta handiagoa da eskaerarekin. Hala ere, diamante artifizialaren hautsa lehengai garrantzitsuena denez, diamantearen konderria eta matrizearen euskarri-indarra ez dira oso sendoak, eta karburozko erremintaren hasierako bizitza ez da luzea. Arazo hauek konpontzeko, industriak, oro har, diamante-hautsa gainazalean metalezko materialekin estaltzen du, gainazalaren ezaugarriak hobetzeko, iraunkortasuna handitzeko eta erremintaren kalitate orokorra hobetzeko.
Diamante hautsaren gainazaleko estaldura metodoa gehiago da, besteak beste, estaldura kimikoa, elektroplaketa, magnetron sputtering bidezko estaldura, hutsean lurruntzeko estaldura, bero-leherketa erreakzioa, etab., estaldura kimikoa eta prozesu helduarekin estaldura barne, estaldura uniformea, estalduraren konposizioa eta lodiera zehaztasunez kontrolatzeko aukera ematen duena, estaldura pertsonalizatuaren abantailak, industrian gehien erabiltzen den bi teknologia bihurtu da.
1. estaldura kimikoa
Diamante hauts estaldura kimikoa tratatutako diamante hautsa estaldura kimikoaren soluzioan sartzean datza, eta metal ioiak estaldura-soluzioan metatzean datza, estaldura kimikoaren soluzioko erreduzitzaile-agentearen ekintzaren bidez, metal estaldura trinko bat sortuz. Gaur egun, diamantezko estaldura kimiko erabiliena nikel estaldura kimiko-fosforo (Ni-P) aleazio bitarra da, normalean nikel estaldura kimikoa deitzen dena.
01 Nikel kimikozko estaldura-soluzioaren osaera
Estaldura kimikoaren soluzioaren osaerak eragin erabakigarria du erreakzio kimikoaren aurrerapen leunean, egonkortasunean eta estalduraren kalitatean. Normalean gatz nagusia, erreduzitzailea, konplexutzailea, bufferra, egonkortzailea, azeleragailua, gainazal-aktibotzailea eta beste osagai batzuk izaten ditu. Osagai bakoitzaren proportzioa arretaz egokitu behar da estaldura-efektu onena lortzeko.
1, gatz nagusia: normalean nikel sulfatoa, nikel kloruroa, nikel aminoazido sulfonikoa, nikel karbonatoa, etab., bere eginkizun nagusia nikel iturria ematea da.
2. Erreduktore-agentea: batez ere hidrogeno atomikoa ematen du, Ni2+ plaka-soluzioan Ni bihurtzen du eta diamante-partikulen gainazalean metatzen du, plaka-soluzioaren osagairik garrantzitsuena izanik. Industrian, erreduktore-agente gisa, erreduktore-ahalmen handia, kostu baxua eta plaka-egonkortasun ona dituen sodio sekundario fosfatoa erabiltzen da batez ere. Erreduktore-sistemak tenperatura baxuan eta tenperatura altuan plaka kimikoa lor dezake.
3, agente konplexua: estaldura-soluzioak prezipitazioa eragin dezake, estaldura-soluzioaren egonkortasuna hobetu, plaka-soluzioaren bizitza luzatu, nikelaren deposizio-abiadura hobetu, estaldura-geruzaren kalitatea hobetu, oro har, sukzinina azidoa, azido zitrikoa, azido laktikoa eta beste azido organiko batzuk eta haien gatzak erabiltzen ditu.
4. Beste osagai batzuk: egonkortzaileak estaldura-soluzioaren deskonposizioa galarazi dezake, baina erreakzio kimikoaren agerpena eragingo duenez, erabilera moderatua behar du; bufferrak H + sor ditzake nikel kimikoaren estaldura-erreakzioan zehar pH-aren egonkortasun jarraitua bermatzeko; gainazal-aktiboak estalduraren porositatea murriztu dezake.
02 Nikel kimiko bidezko estaldura prozesua
Sodio hipofosfato sistemaren estaldura kimikoak matrizeak jarduera katalitiko jakin bat izan behar du, eta diamantearen gainazalak berak ez du jarduera katalitikoen zentrorik, beraz, diamante-hautsa kimikoki estali aurretik aurretratatu behar da. Estaldura kimikoaren aurretratamendu-metodo tradizionala olioa kentzea, loditzea, sentsibilizatzea eta aktibazioa da.
(1) Olioa kentzea, loditzea: olioa kentzea batez ere diamante-hautsaren gainazalean dauden olioa, orbanak eta beste kutsatzaile organikoak kentzea da, ondorengo estalduraren egokitzapen estua eta errendimendu ona bermatzeko. Loditzeak diamantearen gainazalean zulo eta pitzadura txiki batzuk sor ditzake, diamantearen gainazalaren zimurtasuna handituz, eta horrek ez du soilik toki horretan metal ioien adsorzioa errazten, ondorengo estaldura kimikoa eta galvanizazioa errazten du, baita diamantearen gainazalean mailak sortzen ere, estaldura kimikoaren edo galvanizazio metalaren metaketa geruzaren hazkuntzarako baldintza egokiak eskainiz.
Normalean, olioa kentzeko urratsean NaOH eta beste disoluzio alkalino batzuk erabiltzen dira olioa kentzeko disoluzio gisa, eta loditze urratserako, azido nitrikoa eta beste azido disoluzio batzuk erabiltzen dira diamantearen gainazala grabatzeko disoluzio kimiko gordin gisa. Gainera, bi lotura hauek ultrasoinu bidezko garbiketa-makinarekin erabili behar dira, diamante-hautsaren olioa kentzeko eta loditzeko eraginkortasuna hobetzeko lagungarria baita, olioa kentzeko eta loditzeko prozesuan denbora aurrezten baitu, eta olioa kentzeko eta loditzeko efektua bermatzen baitu.
(2) Sentsibilizazioa eta aktibazioa: sentsibilizazio eta aktibazio prozesua da estaldura kimikoaren prozesu osoko urrats kritikoena, eta zuzenean lotuta dago estaldura kimikoa egin daitekeen ala ez. Sentsibilizazioa diamante hautsaren gainazalean erraz oxidatzen diren substantziak xurgatzea da, gaitasun autokatalitikorik ez dutenak. Aktibazioa azido hipofosforikoaren eta katalitikoki aktibo dauden metal ioien (hala nola paladio metala) oxidazioa xurgatzea da nikel partikulen erredukzioan, diamante hautsaren gainazalean estalduraren deposizio-tasa bizkortzeko.
Oro har, sentsibilizazio eta aktibazio tratamenduaren denbora laburregia da, diamantearen gainazaleko metal paladio puntuen eraketa txikiagoa da, estalduraren adsorzioa ez da nahikoa, estaldura geruza erraz erortzen da edo zaila da estaldura osoa osatzea, eta tratamendu denbora luzeegia bada, paladio puntu puntua alferrik galtzen da, beraz, sentsibilizazio eta aktibazio tratamendurako denborarik onena 20~30 minutukoa da.
(3) Nikel kimikoaren estaldura: Nikel kimikoaren estaldura prozesua ez da soilik estaldura-soluzioaren konposizioak eragiten, baita estaldura-soluzioaren tenperaturak eta pH balioak ere. Ohiko tenperatura altuko nikel kimikoaren estaldura, tenperatura orokorra 80~85 ℃-koa izango da, 85 ℃-tik gora erraz deskonposa daiteke estaldura-soluzioaren deskonposizioa, eta 85 ℃-tik beherako tenperaturan, erreakzio-abiadura azkarragoa izango da. PH balioari dagokionez, pH-a handitzen den heinean, estalduraren metatze-tasa igo egingo da, baina pH-ak ere nikel-gatzaren sedimentuen eraketa eragingo du erreakzio kimikoaren tasa inhibitzeko, beraz, nikel kimikoaren estaldura prozesuan, estaldura kimikoaren soluzioaren konposizioa eta erlazioa optimizatuz, estaldura kimikoaren prozesuaren baldintzak, estaldura kimikoaren metatze-tasa, estalduraren dentsitatea, estalduraren korrosioarekiko erresistentzia, estalduraren dentsitate-metodoa eta diamante-hautsa estaltzeko prozesuan, industria-garapenaren eskaera asetzeko kontrolatu behar dira.
Gainera, geruza bakar batek ez du estaldura-lodiera ideala lortzen, eta burbuilak, zuloak eta bestelako akatsak egon daitezke, beraz, estaldura anitz egin daitezke estalduraren kalitatea hobetzeko eta estalitako diamante-hautsaren sakabanaketa handitzeko.
2. elektronikeleztatzea
Diamantezko nikel kimiko bidezko estaldura-geruzan fosforoa dagoenez, eroankortasun elektriko eskasa sortzen da, eta horrek diamantezko erremintaren hareazko kargatze-prozesuan eragiten du (diamantezko partikulak matrizearen gainazalean finkatzeko prozesua), beraz, fosfororik gabeko estaldura-geruza nikel-estaldura egiteko erabil daiteke. Eragiketa espezifikoa diamante-hautsa nikel ioiak dituen estaldura-soluzioan sartzea da, diamantezko partikulak potentzia-elektrodo negatiboarekin katodoan kontaktuan jartzea, nikel metalezko blokea estaldura-soluzioan murgiltzea eta potentzia-elektrodo positiboarekin konektatzea anodo bihurtzeko, ekintza elektrolitikoaren bidez, estaldura-soluzioan dauden nikel ioi askeak diamantearen gainazaleko atomo bihurtzen dira, eta atomoak estalduraren barruan hazten dira.
01 Estaldura-soluzioaren osaera
Galvanizazio kimikoaren soluzioa bezala, galvanizazio-soluzioak batez ere galvanizazio-prozesurako beharrezko metal ioiak ematen ditu, eta nikelaren metatze-prozesua kontrolatzen du beharrezko metal-estaldura lortzeko. Bere osagai nagusien artean daude gatz nagusia, anodo-agente aktiboa, buffer-agentea, gehigarriak eta abar.
(1) Gatz nagusia: batez ere nikel sulfatoa, nikel amino sulfonatoa eta abar erabiltzen ditu. Oro har, zenbat eta gatz nagusiaren kontzentrazioa handiagoa izan, orduan eta azkarragoa izango da difusioa plaka-soluzioan, orduan eta handiagoa izango da korronte-eraginkortasuna eta metalaren metatze-tasa, baina estaldura-aleak lodiagoak bihurtuko dira, eta gatz nagusiaren kontzentrazioa gutxitu ahala, estalduraren eroankortasun okerragoa eta zailagoa izango da kontrolatzea.
(2) Anodoaren agente aktiboa: anodoa erraz pasibatzen denez, eroankortasun eskasa du, eta horrek korronte-banaketaren uniformetasunari eragiten dio. Beraz, nikel kloruroa, sodio kloruroa eta beste agente batzuk gehitzea beharrezkoa da aktibatzaile anodiko gisa anodoaren aktibazioa sustatzeko eta anodoaren korronte-dentsitatea hobetzeko.
(3) Buffer-agentea: galvanizazio-soluzio kimikoaren antzera, buffer-agenteak galvanizazio-soluzioaren eta katodoaren pH-aren egonkortasun erlatiboa mantendu dezake, galvanizazio-prozesuaren tarte onargarriaren barruan alda dadin. Buffer-agente arruntek azido borikoa, azido azetikoa, sodio bikarbonatoa eta abar dituzte.
(4) Beste gehigarri batzuk: estalduraren eskakizunen arabera, gehitu distira-agente, berdintze-agente, hezetzaile eta hainbat agente eta beste gehigarri kopuru egokia estalduraren kalitatea hobetzeko.
02 Diamantezko nikelezko fluxu elektrolizatua
1. estaldura aurretiko aurretratamendua: diamantea askotan ez da eroalea, eta metal geruza batekin estali behar da beste estaldura-prozesu batzuen bidez. Metal geruza bat aurre-estaltzeko eta loditzeko, estaldura kimikoaren kalitateak neurri batean eragingo du estaldura-geruzaren kalitatean. Oro har, estaldura kimikoaren ondoren estalduraren fosforo-edukiak eragin handia du estalduraren kalitatean, eta fosforo handiko estaldurak korrosioarekiko erresistentzia hobea du ingurune azidoetan, estalduraren gainazalak tumore-hantura handiagoa du, gainazaleko zimurtasun handia eta propietate magnetikorik ez du; fosforo ertaineko estaldurak korrosioarekiko eta higadurarekiko erresistentzia du; fosforo gutxiko estaldurak eroankortasun hobea du.
Gainera, diamante hautsaren partikula-tamaina zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da azalera espezifikoa; estaldura egiterakoan, erraz flotatzen da plaka-soluzioan, eta horrek isuriak, plakaketak eta estaldura-geruza solteen fenomenoa sortuko ditu. Plakatu aurretik, P edukia eta estalduraren kalitatea kontrolatu behar dira, diamante hautsaren eroankortasuna eta dentsitatea kontrolatzeko, hautsak erraz flotatzen duela hobetzeko.
2, nikelezko estaldura: gaur egun, diamante-hauts estaldurak askotan errotazio bidezko estaldura metodoa erabiltzen du, hau da, elektrodeposizio-soluzio kopuru egokia gehitzen zaio botilaratzeari, diamante artifizialaren hauts kopuru jakin bat elektrodeposizio-soluzioari, eta botilaren biraketa bidez, diamante-hautsa botilaratzeari birarazten zaio. Aldi berean, elektrodo positiboa nikel blokearekin konektatzen da, eta elektrodo negatiboa diamante artifizialaren hautsarekin. Eremu elektrikoaren eraginpean, elektrodeposizio-soluzioan libre dauden nikel ioiek nikel metalikoa sortzen dute diamante artifizialaren hautsaren gainazalean. Hala ere, metodo honek estaldura-eraginkortasun baxuaren eta estaldura irregularraren arazoak ditu, beraz, elektrodo birakariaren metodoa sortu zen.
Elektrodo birakariaren metodoa diamante hauts-xaflaketan katodoa biratzea da. Modu honetan, elektrodoaren eta diamante partikulen arteko kontaktu-eremua handitu daiteke, partikulen arteko eroankortasun uniformea handitu, estalduraren fenomeno irregularra hobetu eta diamante nikel-xaflaketaren ekoizpen-eraginkortasuna hobetu.
laburpen laburra
Diamantezko erreminten lehengai nagusi gisa, diamantezko mikrohautsa gainazalean aldatzea matrizearen kontrol-indarra hobetzeko eta erreminten bizitza erabilgarria hobetzeko bitarteko garrantzitsua da. Diamantezko erreminten harea-karga-tasa hobetzeko, nikel eta fosforo geruza bat jar daiteke normalean diamantezko mikrohautsa gainazalean eroankortasun jakin bat izateko, eta ondoren, geruza hori loditu egiten da nikel-geruzaren bidez, eroankortasuna hobetzeko. Hala ere, kontuan izan behar da diamantearen gainazalak berak ez duela zentro katalitiko aktiborik, beraz, aurretratatu behar da geruza kimikoa jarri aurretik.
erreferentziazko dokumentazioa:
Liu Han. Diamante artifizialeko mikrohautsaren gainazaleko estaldura-teknologiari eta kalitateari buruzko ikerketa [D]. Zhongyuan Teknologia Institutua.
Yang Biao, Yang Jun eta Yuan Guangsheng. Diamantezko gainazalen estalduraren aurretratamendu prozesuari buruzko ikerketa [J]. Espazio-espazio estandarizazioa.
Li Jinghua. Alanbre-zerretarako erabiltzen den diamante artifizialaren mikro-hautsaren gainazal-aldaketa eta aplikazioari buruzko ikerketa [D]. Zhongyuan Teknologia Institutua.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, etab. Diamante artifizialen gainazalaren nikel kimiko bidezko estaldura prozesua [J]. IOL aldizkaria.
Artikulu hau material supergogorren sarean berrargitaratu da
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 13a
