合金电镀后去合金化形成纳米多孔金属

更新时间:2015-07-22

合金电镀后去合金化形成纳米多孔金属

       电沉积两种金属的合金,尤其在进行比例控制的时候,需要将两种金属的电位,通过络合剂拉近到20mV以内。这样才可以形成共沉积。当两个电位非常接近的金属进行共沉积时,即使形成合金相,但是很难进行去合金处理。这就是难以使用此法加工的纳米多孔金属的原因。本加工方法的优势在于,可以在任何基材的表面形成纳米多孔金属,包括雷竞技Raybet官网,玻璃,泡沫镍。具有熔化冶炼合金的工艺无法达到的效果。
1、纳米多孔金属的应用领域
根据IUPAC的规定,纳米多孔材料分成3类,分别是【1】
微孔材料Microporous materials: 0.2–2 nm【2】
介孔材料Mesoporous materials: 2–50 nm【3】
大孔材料Macroporous materials: 50–1000 nm【3】
多孔金属在很多地方又广泛使用。图1显示了其广泛应用的典型领域。



图1. 纳米多孔金的应用(a)有机催化过程,(b)柔性电池,(c)环境保护的废弃降解,(d)燃料电池【5】

2、可以电沉积合金的金属
合金电镀在工业中广泛使用,其目的是(1)利用一种合金的阳极保护,起到腐蚀防护作用,例如电镀锌镍合金;(2)弥补单一金属的性能缺陷使其性能增强,例如电镀钴锡合金;(3)达到空前的视觉效果,例如枪色黑的镍锡合金;紫色的金钴合金;(4)电镀层之间的过渡层,例如钯钴合金,过渡镍和金之间。

 


图2.电镀金合金的效果,(a)金钴合金,(b)18K硬金,(c)18K冷金(cool gold),(d)金锡合金【11】,(e)金钴合金【12】,(f)金镍合金,(g)金银合金;


图3电镀锡合金的效果(a)锡银合金,(b)锡铅合金,(c)锡镍合金,(d)枪色锡钴合金,(e)白锡钴替代六价铬


图4.化学镀镍磷合金的效果,(a)中磷镀层,(b)中磷镀层,(c)高磷非磁性层,(d)线路板ENIG中的中磷镀层,(e)低磷化学镀UMB。
 

图5.防腐蚀的电镀锌合金的效果,(a)锌钴合金,(b)锌铁合金,(c)锌镍合金【10】


3、纳米多孔金属的制备效果 

图6. 纳米多孔金 

图7.其它纳米多孔金属(a)钯【8】, (b)银。


图8.纳米多孔合金,(a)Fe-Cr-Mo,(b)Ni-Ti 合金,(c)Ni-Mo-Ga 【4】(d)Cu-Ti合金,(e)Pt72-Al28合金。


纳米多孔金属通常都是采用合金金属加工后,再去合金化处理。


图9.合金金属去合金处理,(a)Au-Ag合金去银;(b)Au80-Sn20合金去锡,(c)Au71-Ag29合金去银【9】

4、泡沫镍载体上加工多孔金
EPEC实验室研究员在泡沫镍载体上,利用惠州力道【www.leadao.cn】的金锡镀液电沉积金锡共晶,再在碱性溶液中去合金中的锡,从而形成泡沫表面的纳米多孔金层。如图10.所示。

图10. 在泡沫镍表面形成纳米多孔金【6】
 

发现多孔金具有非常强的催化双氧水分解的能力,如图11所示。这个对燃料电池的单步反应的氧化还原过程,非常重要。


图11.纳米多孔金对双氧水的强催化分解能力【7】

 

结论:
合金电镀是应用非常广泛的电镀工艺,但是它也与复合电镀,难度基材,三者并列为电镀难度种类。它在纳米多孔金属制备中的应用,将会为大面积均一形成块体纳米金属提供新的方法。

参考文献:

 

【1】维基百科Nanoporoushttps://en.wikipedia.org/wiki/Nanoporous
【2】http://goldbook.iupac.org/M03909.html
【3】http://goldbook.iupac.org/MT07177.html
【4】金属泡沫,http://www.dunand.northwestern.edu/research/foams.shtml
【5】X. Yan,F. Meng,Y. Xie,J. Liu, Y. DingDirect N2H4/H2O2 Fuel Cells Powered
 by Nanoporous Gold LeavesScientific Reports, 2012,2: 941.
【6】纳米多孔金,http://www.leadao.cn/parameter4/index.aspx
【7】X. Ke, Y.T. Xu, C.C. Yu, J. Zhao, G.F. Cui, D. Higgins, Q. LiG. WuNanoporous gold on three-dimensional nickel foam: An efficient hybrid electrode for hydrogen peroxide electroreduction
 in acid mediaJournal of Power Sources, 2014; 269 (10): 461.
【8J. F. Patton, N. V. Lavrik, D. C. Joy, S. R. Hunter, P. G. Datskos, D. B. Smith,M. J. SepaniakCharacterization
 of hydrogen responsive nanoporous palladium films synthesized via a spontaneous galvanic displacement
 reactionNanotechnology, 2012, 23(46):465403.
【9】H. Liu,  L. Zhang,  X. Lang,  Y. Yamaguchi,  H. Iwasaki,  Y. Inouye,  Q. Xue,M. Chen,Single molecule detection from a large-scale SERS-active Au79Ag21 substrate, Scientific Reports, 2011, 1: 112
【10】Micro Metal Finishing公司,http://www.micrometalfinishing.com
【11】惠州市力道电子材料有限公司,http://www.leadao.cn/production5/index.aspx
【12】日本田中贵金属公司,http://pro.tanaka.co.jp/en/products/group_a/a_4.html