PL238435B1 - Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych - Google Patents
Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL238435B1 PL238435B1 PL424034A PL42403417A PL238435B1 PL 238435 B1 PL238435 B1 PL 238435B1 PL 424034 A PL424034 A PL 424034A PL 42403417 A PL42403417 A PL 42403417A PL 238435 B1 PL238435 B1 PL 238435B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- chromium
- substrate
- layer
- electroplating
- copper
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 36
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims description 26
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 title claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 43
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 23
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 6
- 229940045714 alkyl sulfonate alkylating agent Drugs 0.000 description 5
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004128 Copper(II) sulphate Substances 0.000 description 3
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RIRXDDRGHVUXNJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[P] Chemical compound [Cu].[P] RIRXDDRGHVUXNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid hydrochloride Chemical compound Cl.OS(O)(=O)=O FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000629 Rh alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011243 crosslinked material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- XSKIUFGOTYHDLC-UHFFFAOYSA-N palladium rhodium Chemical compound [Rh].[Pd] XSKIUFGOTYHDLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych, przewodzących matryc węglowych.
Jednym z najpowszechniej znanych usieciowanych materiałów węglowych jest usieciowany węgiel szklisty RVC (ang. reticulated vitreous carbon), RVC to materiał piankowy o otwartych porach i strukturze plastra miodu utworzonej wyłącznie z węgla szklistego. Charakteryzuje się on dużą objętością luk, rozwiniętą powierzchnią właściwą oraz sztywną, lecz jednocześnie kruchą strukturą. Usieciowany węgiel szklisty posiada 90-97% wolnej przestrzeni w całej objętości, zależnie od stopnia porowatości. Ponadto RVC cechuje duża odporność chemiczna, niska gęstość względna oraz dobre przewodnictwo elektryczne. Ze względu na swoje właściwości usieciowany węgiel szklisty jest stosowany jako materiał elektrodowy m.in. do konstrukcji elektrod przepływowych do detekcji substancji elektroaktywnych, elektrod do badania procesów elektrochemicznych, elektrod enzymatycznych, a także w konstrukcji ogniw paliwowych.
Usieciowany węgiel szklisty może być poddawany modyfikacjom, do których zalicza się pokrywanie powłokami metalicznymi. Z polskich opisów patentowych PL 167796, PL 185542, PL 204948 znane są matryce RVC pokrywane ołowiem, niklem oraz palladem lub stopem pallad-rod, bezpośrednio na podłożu węglowym lub na podłożu węglowym wcześniej modyfikowanym złotem. Ponadto, ze zgłoszenia patentowego P-416941 znany jest sposób pokrywania miedzią usieciowanych matryc węglowych.
Z publikacji [O, A, Gawad, M, H. Abou Tabl, Z. Abdel Hamid, S. F. Mostafa, Surface & Coatings Technology, 201, 2006, 1357-1362] znana jest powłoka chromowa naniesiona na podłoże z włókien węglowych. Została ona wytworzona poprzez redukcję jonów chromu z roztworu kwasu chromowego (250 g/l) i kwasu siarkowego (1,25 g/l). Z zamieszczonych w publikacji fotografiach widać, że struktura warstwy chromu jest wyraźnie ziarnista, grubokrystaliczna i stanowi jedynie etap przejściowy w procesie wytwarzania powłoki z węglika chromu (C3C2). Opisane rozwiązanie dotyczy podłoża węglowego, nie wykazującego przestrzennych cech materiału usieciowanego.
Dzięki właściwościom fizyko-chemicznym chromu, pokrycie usieciowanej matrycy węglowej powłoką chromową pozwala na poprawienie określonych parametrów materiału, takich jak zwiększenie wytrzymałości mechanicznej, przewodnictwa elektrycznego oraz odporności termicznej.
Rozwiązanie według wynalazku pozwala na otrzymanie pokrytej chromem usieciowanej matrycy węglowej wysokiej jakości, w której naniesiony depozyt chromu występuje w postaci litej warstwy metalicznej szczelnie pokrywającej podłoże. Sposób według wynalazku powoduje modyfikację matrycy węglowej znacznie poprawiającą jej wytrzymałość mechaniczną, zwiększającą jej przewodnictwo elektryczne oraz zwiększającą odporność korozyjną.
Galwanotechniczne nakładanie chromu bezpośrednio na matrycę węglową prowadzi do uzyskania depozytu chromowego w postaci odrębnych kryształów metalu luźno związanych z podłożem, które w tej postaci nie stanowią litej warstwy. Zastosowanie w sposobie według wynalazku podwarstwy miedzi, która tworzy szczelną i gładką warstwę metaliczną na powierzchni matrycy węglowej, pozwala otrzymać powłokę chromową w postaci gładkiej, litej warstwy metalicznej, szczelnie pokrywającej podłoże. Miedź nie tylko znacznie poprawia właściwości mechaniczne podłoża, ale również wielokrotnie zwiększa jego przewodnictwo elektryczne.
Zarówno w skali makro- jak i mikroskopowej nie obserwuje się nieciągłości uzyskanej powłoki metalicznej. Matryca węglowa zmodyfikowana miedzią stanowi dobre podłoże do nanoszenia kolejnych powłok galwanicznych. W sposobie według wynalazku można stosować dodatkową podwarstwę - niklu, co nie jest konieczne do uzyskania litej powłoki chromowej, jednak korzystnie wpływa na zachowanie stabilności pracy kąpieli chromowej oraz poprawia odporność korozyjną uzyskanej powłoki metalicznej.
Ponadto, w sposobie według wynalazku w trakcie elektroosadzania chromu stosuje się ograniczenie maksymalnego napięcia, co eliminuje problem nadmiernej polaryzacji podłoża szczególnie w początkowym etapie osadzania. Rozwiązanie to zmniejszenia intensywność konkurencyjnego - do osadzania chromu - procesu wydzielania wodoru na pokrywanym podłożu, który na skutek gazowania elektrolitu utrudnia narastanie jednorodnej warstwy metalu na podłożu.
Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych stanowiących katodę, z roztworu elektrolitu zawierającego tlenek chromu (VI), tlenek chromu (III) i kwas siarkowy (VI), według wynalazku charakteryzuje się tym, że pokrywane chromem podłoże uprzednio pokrywa się warstwą miedzi, oraz ewentualnie warstwą niklu, przy czym proces galwanizacji prowadzi
PL 238 435 B1 się stosując ograniczenie maksymalnego napięcia, wynoszące od 2 do 8 V, anodę obojętną oraz mieszając roztwór w temperaturze od 30 do 60°C.
Korzystnie w procesie galwanizacji stosuje się ograniczenie maksymalnego napięcia wynoszące od 3 do 6 V.
Korzystnie proces galwanizacji prowadzi się w temperaturze od 40°C do 50°C.
Jako anodę korzystnie stosuje się stop ołowiu z cyną, zawierający korzystnie 1-20% wagowych cyny.
Również korzystnie stosuje się anodę z tytanu modyfikowaną warstwą platyny lub tlenków metali szlachetnych.
Jako podłoże do osadzania korzystnie jest stosować usieciowany materiał węglowy o porowatości od 10 do 100 ppi (porów na cal), korzystniej od 20 do 80 ppi (porów na cal).
Korzystnie roztwór elektrolitu miesza się mechanicznie przez ruch detali lub przez wymuszenie przepływu roztworu.
Podłoże do nanoszenia warstwy chromu stanowi usieciowana matryca węglowa, zwłaszcza usieciowany węgiel szklisty, pokryty uprzednio warstwą miedzi oraz ewentualnie warstwą niklu. Przed nałożeniem warstwy miedzi, podłoże węglowe poddaje się procesowi odtłuszczania chemicznego i elektrochemicznego stosując znane składy roztworów. Proces odtłuszczania chemicznego prowadzi się za pomocą kąpieli alkalicznej, w obecności składników, powierzchniowo czynnych, na przykład sulfonianów alkilu. Kąpiel do odtłuszczania chemicznego korzystnie stanowi wodny roztwór zawierający od 0,1 do 10 g/dm3 wodorotlenku sodu oraz dodatek mieszaniny sulfonianów alkilu w ilości od 1 do 100 g/dm3. Odtłuszczanie chemiczne prowadzi się w zakresie temperatur 60-100°C, korzystnie w zakresie 70-90°C. Odtłuszczenie elektrochemiczne prowadzi się poprzez katodowe wydzielanie wodoru na podłożu. Kąpiel do otłuszczania elektrochemicznego korzystnie stanowi wodny roztwór zawierający od 0,1 do 10 g/dm3 wodorotlenku sodu, od 20 do 200 g/dm3 węglanu sodu oraz dodatek mieszaniny sulfonianów alkilu w ilości od 0,2 do 20 g/dm3. Odtłuszczanie elektrochemiczne korzystnie prowadzi się w temperaturze otoczenia. Jako anodę w odtłuszczaniu elektrochemicznym można stosować anodę stalową, korzystnie ze stali węglowej. Proces odtłuszczania każdorazowo kończony jest płukaniem podłoża w wodzie.
Osadzanie miedzi na podłożu węglowym może być prowadzone dowolną odpowiednią metodą, przykładowo zgodnie ze sposobem ujawnionym w polskim zgłoszeniu patentowym P-416941. Elektrolityczne pokrywanie podłoża węglowego warstwą miedzi prowadzi się stosując roztwór elektrolitu zawierający od 10 do 250 g/dm3 siarczanu (VI) miedzi (II), od 5 do 200 g/dm3 kwasu siarkowego (VI), od 1 do 100 mg/dm3 kwasu chlorowodorowego, przy gęstości prądu katodowego wynoszącej od 0,5 A/dm2 do 3 A/dm2. Czas osadzania zależy od zastosowanej gęstości prądu i wymaganej grubości nanoszonej warstwy miedzi, Można także stosować dodatek surfaktantów i wybłyszczaczy.
Grubość pokrywających podłoże, warstw metalicznych miedzi, niklu oraz chromu może być różna, w granicach od 1 do 1000 μm każda. Najczęściej otrzymuje się warstwy o grubościach w granicach od 5 do 100 μm.
Osadzanie niklu na podłożu węglowym zmodyfikowanym miedzią może być prowadzone dowolną odpowiednią metodą. Elektrolityczne pokrywanie podłoża zmodyfikowanego uprzednio warstwą miedzi można prowadzić stosując roztwór elektrolitu zawierający od 100 do 200 g/dm3 siarczanu (VI) niklu (II), od 10 do 40 g/dm3 chlorku niklu, (II), od 35 do 45 mg/dm3 kwasu borowego, przy gęstości prądu katodowego wynoszącej od 1 A/dm2 do 4 A/dm2. Czas osadzania zależy od zastosowanej gęstości prądu i wymaganej grubości nanoszonej warstwy niklowej. Można także stosować dodatek surfaktantów i wybłyszczaczy.
Osadzanie warstwy chromu prowadzi się niezwłocznie po naniesieniu warstwy niklu. Jeżeli natomiast podłoże wcześniej zmodyfikowano niklem, wówczas przed pokryciem warstwą chromu, podłoże korzystnie jest uprzednio poddać płukaniu w mieszaninie rozcieńczonego kwasu chlorowodorowego i siarkowego (VI), np. stosując stężenia wagowe wynoszące odpowiednio 1-10% i 5-20%, Elektrolityczne pokrywanie chromem podłoża zmodyfikowanego uprzednio warstwą miedzi, oraz ewentualnie warstwą niklu, prowadzi się stosując roztwór elektrolitu zawierający od 150 do 250 g/dm3 tlenku chromu. (VI), od 3 do 8 g/dm3 tlenku chromu (III), od 1,5 do 2,5 mg/dm3 kwasu siarkowego (VI), przy gęstości prądu katodowego wynoszącej od 10 do 40 A/dm3, korzystniej od 15 do 30 A/dm3.
W sposobie według wynalazku stosuje się anodę o powierzchni zbliżonej do powierzchni pokrywanego chromem podłoża (katody).
PL 238 435 B1
Jakość powłoki chromowej otrzymanej sposobem według wynalazku sprawdzono wykonując analizę mikroskopową za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) z mikroanalizatorem dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Badania mikroskopowe uzyskanej powłoki chromowej wykazały, że depozyt występuje w postaci litej warstwy metalicznej szczelnie pokrywającej podłoże.
Na załączonych rysunkach fig. 1a, 1 b przedstawiają zdjęcie SEM powierzchni powłoki chromowej osadzonej sposobem według wynalazku na podłożu z u sieciowanego węgla szklistego, zmodyfikowanego wcześniej miedzią i niklem, o porowatości odpowiednio 20 ppi (fig. 1a) oraz 45 ppi (fig. 1b), powiększenie zgodne ze skalą na rysunku.
Fig. 2a, 2b przedstawiają widma EDS dla powłoki chromowej naniesionej sposobem według wynalazku na podłoże z usieciowanego węgla szklistego, zmodyfikowanego wcześniej miedzią i niklem, o porowatości odpowiednio 20 ppi (fig. 2a) oraz 45 ppi (fig. 2b).
Otrzymana powłoka (fig. 1a, 1 b) jest jednorodna, nie obserwuje się defektów w postaci pęknięć, czy grubokrystalicznych struktur.
Analiza obu widm EDS (fig. 2a 2b) wykazała obecność jedynie Cr i O. W oparciu o uzyskane wyniki można wnioskować, że otrzymana powłoka chromowa jest szczelna, nie obserwuje się sygnałów pochodzących od podłoża (Ni, Cu i C). W warunkach atmosferycznych warstwa chromu ulega pasywacji, co wyjaśnia obecność pików O w widmie EDS, zjawisko to zdecydowanie poprawia odporność korozyjną powłoki chromowej.
Sposób według wynalazku zilustrowano w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I
Prostopadłościenną płytę z usieciowanego węgla szklistego (RVC) o porowatości 20 ppi (porów na cal), wymiarach 2,0 x 1,0 x 0,5 cm (wysokość x szerokość x grubość) i masie 36 mg, poddano procesowi odtłuszczania chemicznego przez 1 godz. w temperaturze 90°C, w roztworze wodorotlenku sodu, z dodatkiem mieszaniny sulfonianów alkilowych. Następnie podłoże z RVC poddawano procesowi odtłuszczania elektrochemicznego w roztworze zawierającym wodorotlenek sodu, węglan sodu i mieszaninę sulfonianów alkilu przez 3 min. w temperaturze otoczenia. Procesy odtłuszczania każdorazowo kończono płukaniem podłoża w wodzie. Tak przygotowane podłoże, stanowiące katodę, pokrywano elektrolitycznie warstwą miedzi w kąpieli siarczanowej, przy gęstości prądu 2,0 A/dm2 przez 48 min., w temperaturze 25°C. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący: 130 g/dm3 siarczanu (VI) miedzi (II), 50 g/dm3 kwasu siarkowego (VI), 50 mg/dm3 kwasu chlorowodorowego, oraz dodatek mieszanin surfaktantów LUX 400 i BEIZENTFETTER. Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty ze stopu miedzi z fosforem o zawartości fosforu 0,05%. Uzyskana powłoka miedziana miała grubość ok. 20 μm. Pokryte miedzią podłoże płukano w wodzie oraz poddano dalszej modyfikacji niklem. Osadzanie warstwy niklu prowadzono w kąpieli siarczanowo-chlorkowej (Wattsa), przy gęstości prądu 1,0 A/dm2 przez 48 min., w temperaturze 50°C. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący: 140 g/dm3 siarczanu (VI) niklu (II), 40 g/dm3 kwasu borowego, 16 g/dm3 chlorku niklu (II), oraz dodatek mieszanin surfaktantów LUX 400. Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty z niklu o czystości 99,7%. Uzyskana powłoka niklowa miała grubość, ok. 10 μm. Pokryte niklem podłoże płukano kolejno w wodzie, mieszaninie kwasu siarkowego (VI) i chlorowodorowego o stężeniach odpowiednio 10% i 5% oraz ponownie w wodzie, a następnie poddano dalszej modyfikacji chromem. Osadzanie warstwy chromu prowadzono, w kąpieli siarczanowej, przy gęstości prądu 40 A/dm2 przez 18 min., w temperaturze 50°C, stosując ograniczenie maksymalnego napięcia do 4,5 V. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący: 200 g/dm3 tlenku chromu (VI), 5 g/dm3 tlenku chromu (III), 2 g/dm3 kwasu siarkowego (VI): Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty ze stopu ołów-cyna o zawartości cyny 10%. Uzyskana powłoka chromowa miała grubość ok. 7 μm. Pokryte elektrolitycznie podłoże płukano w wodzie oraz suszono gorącym powietrzem. Analiza mikroskopowa otrzymanej powłoki chromowej została przedstawiona na fig. 1a i 2a.
P r z y k ł a d II
Prostopadłościenną płytę z usieciowanego węgla szklistego (RVC) o porowatości 45 ppi (porów na cal), wymiarach 2,0 x 1,0 x 0,5 cm (wysokość x szerokość x grubość) i masie 47 mg poddano procesowi odtłuszczania chemicznego przez 1 godz. w temperaturze 90°C, w roztworze wodorotlenku sodu, z dodatkiem mieszaniny sulfonianów alkilowych. Następnie podłoże z RVC poddawano procesowi odtłuszczania elektrochemicznego w roztworze zawierającym wodorotlenek sodu, węglan sodu i mieszaninę sulfonianów alkilu przez 3 min. w temperaturze otoczenia. Procesy odtłuszczania każdorazowo kończono płukaniem podłoża w wodzie. Tak przygotowane podłoże, stanowiące katodę, pokrywano
PL 238 435 B1 elektrolitycznie warstwą miedzi w kąpieli siarczanowej, przy gęstości prądu 2,0 A/dm2 przez 48 min., w temperaturze 25°C. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący: 13,0 g/dm3 siarczanu (VI) miedzi (II), 50 g/dm3 kwasu siarkowego (VI), 50 mg/dm3 kwasu chlorowodorowego, oraz dodatek mieszanin surfaktantów LUX 400 i BEIZENTFETTER. Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty ze stopu miedzi z fosforem o zawartości fosforu 0,05%. Uzyskana powłoka miedziana miała grubość ok. 20 μm. Pokryte miedzią podłoże płukano w wodzie oraz poddano dalszej modyfikacji niklem. Osadzanie warstwy niklu prowadzono w kąpieli siarczanowo-chlorkowej (Wattsa), przy gęstości prądu 1,0 A/dm2 przez 48 min., w temperaturze 50°C. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący: 140 g/dm3 siarczanu (VI) niklu (II), 40 g/dm3 kwasu borowego, 16 g/dm3 chlorku niklu (II), oraz dodatek mieszanin surfaktantów LUX 400. Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty z niklu o czystości 99,7%. Uzyskana powłoka niklowa miała grubość ok. 10 μm. Pokryte niklem podłoże płukano kolejno w wodzie, mieszaninie kwasu siarkowego (VI) i chlorowodorowego o stężeniach odpowiednio 10% i 5% oraz ponownie w wodzie, a następnie poddano dalszej modyfikacji chromem. Osadzanie warstwy chromu prowadzono w kąpieli siarczanowej, przy gęstości prądu 15 A/dm2 przez 24 min., w temperaturze 60°C, stosując ograniczenie maksymalnego napięcia do 4,5 V. Skład zastosowanej kąpieli galwanicznej był następujący; 200 g/dm3 tlenku chromu (VI), 5 g/dm3 tlenku chromu (III), 2 g/dm3 kwasu siarkowego (VI). Anodę stanowiły dwie równolegle połączone płyty ze stopu ołów-cyna o zawartości cyny 10%. Uzyskana powłoka chromowa miała grubość ok. 3 μm. Pokryte elektrolitycznie podłoże płukano w wodzie oraz suszono gorącym powietrzem. Analiza mikroskopowa otrzymanej powłoki chromowej została przedstawiona na fig. 1b i 2b.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych stanowiących katodę, z roztworu elektrolitu, zawierającego tlenek chromu (VI), tlenek chromu (III) i kwas siarkowy (VI), znamienny tym, że pokrywane chromem podłoże uprzednio pokrywa się warstwą miedzi, oraz ewentualnie warstwą niklu, przy czym proces galwanizacji prowadzi się stosując ograniczenie maksymalnego napięcia wynoszące od 2 do 8 V, anodę obojętną oraz mieszając roztwór w temperaturze od 30 do 60°C.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie galwanizacji stosuje się ograniczenie maksymalnego napięcia wynoszące od 3 do 6 V.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces galwanizacji prowadzi się w temperaturze od 40°C do 50°C.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako anodę stosuje się stop ołowiu z cyną, zawierający 1-20% wagowych cyny.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się anodę z tytanu modyfikowaną warstwą platyny lub tlenków metali szlachetnych.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako podłoże do osadzania stosuje się usieciowany materiał węglowy o porowatości od 10 do 100 ppi (porów na cal), korzystniej od 20 do 80 ppi (porów na cal).
- 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór elektrolitu miesza się mechanicznie przez ruch detali lub przez wymuszenie przepływu roztworu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424034A PL238435B1 (pl) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424034A PL238435B1 (pl) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL424034A1 PL424034A1 (pl) | 2019-07-01 |
| PL238435B1 true PL238435B1 (pl) | 2021-08-23 |
Family
ID=67105552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL424034A PL238435B1 (pl) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238435B1 (pl) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL392619A1 (pl) * | 2010-10-11 | 2012-04-23 | Instytut Chemii Przemysłowej im. Prof. Ignacego Mościckiego | Sposób wytwarzania galwanicznych powłok ołowianych na przewodzącym porowatym węglu |
| PL234791B1 (pl) * | 2016-04-22 | 2020-04-30 | Inst Chemii Przemyslowej Im Prof Ignacego Moscickiego | Sposób galwanicznego pokrywania miedzią usieciowanych przewodzących matryc węglowych |
-
2017
- 2017-12-22 PL PL424034A patent/PL238435B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL424034A1 (pl) | 2019-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101818085B1 (ko) | 고내식성을 갖는 금속 다공체 및 그의 제조 방법 | |
| Rajaei et al. | The study of Ni-based nano-crystalline and amorphous alloy coatings on AISI 304 stainless steel for PEM fuel cell bipolar plate application | |
| Etminanfar et al. | Corrosion resistance of multilayer coatings of nanolayered Cr/Ni electrodeposited from Cr (III)–Ni (II) bath | |
| JPH0357198B2 (pl) | ||
| KR101201015B1 (ko) | 연료 전지용 세퍼레이터 및 그 제조 방법 | |
| Kjartansdóttir et al. | Electrochemical investigation of surface area effects on PVD Al-Ni as electrocatalyst for alkaline water electrolysis | |
| Nikoloski et al. | Novel lead–cobalt composite anodes for copper electrowinning | |
| Fayomi et al. | Anti-corrosion properties and structural characteristics of fabricated ternary coatings | |
| CN1842934B (zh) | 具有保护涂层的部件的固体氧化物燃料电池装置 | |
| JP4585867B2 (ja) | 不溶性陽極 | |
| JP2011202206A (ja) | 不溶性電極及びその製造方法 | |
| Raj | Nickel based composite electrolytic surface coatings as electrocatalysts for the cathodes in the energy efficient industrial production of hydrogen from alkaline water electrolytic cells | |
| US6368467B1 (en) | Electro-plating plasma arc deposition process | |
| CN113293411B (zh) | 一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用 | |
| Hrussanova et al. | Electrochemical properties of Pb–Sb, Pb–Ca–Sn and Pb–Co3O4 anodes in copper electrowinning | |
| An et al. | Electrodeposition, characterization and properties of Ni–W alloys as an efficient electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction in alkaline solution | |
| Collazo et al. | Electrodeposition of tin from a sulphate bath. An EQCM study | |
| NO752310L (pl) | ||
| Gala et al. | Electrolytic nickel—molybdenum—vanadium alloy coatings as a material with a decreased hydrogen overvoltage | |
| PL238435B1 (pl) | Sposób galwanicznego pokrywania chromem usieciowanych przewodzących matryc węglowych | |
| JP3621148B2 (ja) | 電解用電極及びその製造方法 | |
| KR101716287B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 금속분리판용 이중층 세라믹 보호막 및 이의 제조 방법 | |
| PL234791B1 (pl) | Sposób galwanicznego pokrywania miedzią usieciowanych przewodzących matryc węglowych | |
| Zhong et al. | Incorporating an Efficient Oxygen Evolution Catalyst of MnCo2O4. 5 into a Pb Matrix as an Energy-Saving Anode for Metal Electrowinning | |
| Shibli et al. | Surface activation of aluminium alloy sacrificial anodes by IrO2 |