Nanoəlavələrlə təkmilləşdirilmiş örtüklərin sonoelektrokimyəvi çökdürülməsi
Sonoelektrokimyəvi çökdürmə yüksək intensivlikli ultrasəsi elektrolitik örtükçəkmə ilə birləşdirərək idarə olunan mikrostruktura malik, sıx, səthə möhkəm yapışan və nanoəlavələrlə təkmilləşdirilmiş örtüklər yaradır. Güclü ultrasəs qarışdırması və mikroaxınlar diffuziya təbəqəsini davamlı olaraq yeniləyir və elektrod səthini təmizləyir/aktivləşdirir; nəticədə ionların daşınması və nüvələşmə sürəti artır, dənələr xırdalanır, məsaməlilik azalır və mürəkkəb həndəsi formalı səthlərin örtülməsi yaxşılaşır. Eyni dərəcədə vacib olan digər cəhət budur ki, zond tipli ultrasəs emalı nanoəlavələri (karbidlər, oksidlər, qrafen törəmələri və s.) dispersləşdirir və onların aqlomeratlarını parçalayır. Bu, üstün sərtliyə, aşınmaya və korroziyaya davamlılığa, eləcə də baryer xüsusiyyətlərinə malik metal matrisli nanokompozitlərin təkrarlana bilən birgə çökdürülməsini təmin edir.
Ultrasəs emalı elektrokimyəvi çökdürməni necə yaxşılaşdırır?
Hielscher zond tipli sonikatorları yüksək akustik enerji sıxlığını birbaşa elektrolitə ötürür – amplitudanın və iş dövrünün dəqiq idarə edilməsi, axınlı reaktor seçimləri və möhkəm sonotrodlar isə vannanın kimyəvi tərkibinin sabitliyini və masaüstü sınaqlardan fasiləsiz sənaye xətlərinə qədər miqyasın artırılmasını dəstəkləyir. Sonoelektrokimyəvi çökdürmə prosesi bərabərliyi pozmadan daha sürətli kütlə daşınmasını, aqressiv kimyəvi vasitələr olmadan daha təmiz fazalararası səthləri və çökmə və ya ucluqda kəsilmə təsiri olmadan incə dispersləşdirilmiş nanofazaları təmin edir.
Ultrasəs zondu elektrod kimi fəaliyyət göstərir. Ultrasəs dalğaları elektrokimyəvi reaksiyaları təşviq edir və nəticədə səmərəlilik yaxşılaşır, məhsul çıxımı yüksəlir və çevrilmə sürəti artır.
Sonoelektrokimya elektrolitik çökdürmə proseslərini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.
Sonoelektrokimyəvi çökdürmənin tətbiqi üçün praktiki tövsiyələr
Bütün Hielscher sonikatorları amplitudanın və bununla da kavitasiya dinamikasının və mikroaxınların intensivliyinin dəqiq idarə edilməsinə imkan verir.
Nanohissəcikləri – məsələn, Al₂O₃ və ya karbon nanodoldurucularını – çökdürmədən əvvəl və çökdürmə zamanı elektrolitdə ultrasəslə dispersləşdirin. Davamlı ultrasəs qarışdırması elektrolitik sistemdə aqlomerasiyanın qarşısını alır və daha sıx, daha bərabər örtüklərin yaranmasına səbəb olur.
Elektrolitik vannanın tərkibi, nanohissəciklərin miqdarı və temperatur sonoelektrokimyəvi çökdürmə prosesinə təsir edən əlavə parametrlərdir.
Elektrokimyəvi impedans spektroskopiyası (EIS) və potensiodinamik polyarizasiya (PDP) korroziyanın və örtüyün xüsusiyyətlərinin kəmiyyətcə qiymətləndirilməsi üçün bir-birini tamamlayan standart üsullardır. Rcoat və Rct qiymətlərini müəyyən etmək üçün EIS-i iki zaman sabitli model (örtük + yük ötürülməsi) ilə tətbiq edin və nəticələri PDP/Tafel ilə təsdiqləyin. Rp-nin artmasına, aşağı tezlikdə Warburq xüsusiyyətlərinin yox olmasına və məsaməliliyin qiymətləndirilmiş göstəricilərinin azalmasına diqqət yetirin; bunlar ultrasəsin təmin etdiyi sıxlığın etibarlı göstəriciləridir.
Ultrasəs emalının həddindən artıq intensivliyi səthin nahamarlığını artıra, qazın örtükdə tutulmasına səbəb ola və birgə çökdürməyə və ya polimerin sıx yerləşməsinə mane ola bilər.
St-12 poladı üzərindəki (a) PPy və (b) sonoelektrokimyəvi üsulla çökdürülmüş polipirrol (PPy-US) örtüklərinin SEM təsvirləri (7500× böyütmə)
(tədqiqat və şəkillər: © Ashassi-Sorkhabi və Bagheri, 2014)
Elektrokimyəvi çökdürməni intensivləşdirmək üçün yüksək məhsuldarlıqlı sonikatorlar
Yüksək məhsuldarlıqlı zond tipli sonikatorlar yüksək akustik enerji sıxlığını məhz lazım olan yerə – elektrodlar arasındakı boşluğa – ötürməklə elektrokimyəvi çökdürməni intensivləşdirir. Ultrasəs vannalarından fərqli olaraq, ultrasəs zondları ultrasəs gücünü birbaşa elektrolitə ötürərək güclü kavitasiya yaradır, Nernst diffuziya təbəqəsini nazikləşdirir və hətta yüksək cərəyan sıxlıqlarında belə sürətli, sabit kütlə daşınmasını təmin edir. Amplitudanın dəqiq idarə edilməsi yük altında sabit akustik sahəni qoruyur – bu, təkrarlana bilən nüvələşmə sürəti, dənələrin xırdalanması və mürəkkəb həndəsi formalı səthlərdə bərabər qalınlıq üçün həlledici əhəmiyyət daşıyır. Eyni dərəcədə vacib olan digər cəhət budur ki, intensiv mikroaxınlar nanoəlavələri yerində dispersləşdirir və onların aqlomeratlarını parçalayır. Bu, çökmə və ya kəsilmə təsirindən yaranan zədələnmə olmadan metal matrisli nanokompozitlərin sabit birgə çökdürülməsini təmin edir. Hielscher sənaye sonikatorları, sonotrodları və axınlı reaktorları fasiləsiz işləməni, qalma müddətinin dəqiq idarə edilməsini və filtrasiya, temperaturun idarə edilməsi və axın daxilində analitika ilə problemsiz inteqrasiyanı dəstəkləyir.
Hielscher sonoelektrokimyəvi qurğuları ilə morfologiyanı pozmadan daha yüksək çökdürmə sürəti, qazın yaratdığı daha az qüsur, üstün adheziya və artırılmış sərtliyə, aşınmaya və korroziyaya davamlılığa malik örtüklər əldə edirsiniz – bunların hamısı təmin olunur. Bütün bunlar Hielscher sonikator sistemlərinin tanındığı miqyaslandırma imkanı və proses sabitliyi ilə birlikdə təqdim edilir.
UIP2000hdT ultrasəs prosessorlarının zondları (2000 watts, 20kHz) nanohissəciklərin sonoelektrolitik çökdürülməsi üçün elektrod kimi fəaliyyət göstərir
Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniya istehsalı keyfiyyət
Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan idarəetmə ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə problemsiz inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitdə və yüksək tələblər qoyan mühitlərdə asanlıqla işləyir.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya və istifadə rahatlığına malik yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərini ödəyir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Habib Ashassi-Sorkhabi, Jafar Mostafaei, Amir Kazempour, Elnaz Asghari (2022): Ultrasonic-assisted deposition of Ni-P-Al2O3 coating for practical protection of mild steel: Influence of ultrasound frequency on the corrosion behavior of the coating. Chemical Revision Letters 5, 2022. 127-132.
- Habib Ashassi-Sorkhabi, Robabeh Bagheri, Babak Rezaei-moghadam (2014): Sonoelectrochemical Synthesis of PPy-MWCNTs-Chitosan Nanocomposite Coatings: Characterization and Corrosion Behavior. Journal of Materials Engineering and Performance 2014.
- McKenzie, Katy J.; Marken, Frank (2001): Direct electrochemistry of nanoparticulate Fe2O3 in aqueous solution and adsorbed onto tin-doped indium oxide. Pure and Applied Chemistry, Vol. 73, No. 12, 2001. 1885-1894.
- Maho, A., Detriche, S., Fonder, G., Delhalle, J. and Mekhalif, Z. (2014): Electrochemical Co‐Deposition of Phosphonate‐Modified Carbon Nanotubes and Tantalum on Nitinol. Chemelectrochem 1, 2014. 896-902.
- Yurdal, K.; Karahan, İ. H. (2017): A Cyclic Voltammetry Study on Electrodeposition of Cu-Zn Alloy Films: Effect of Ultrasonication Time. Acta Physica Polonica A, Vol. 132, Issue 3-II, 2017. 1087-1090.
Tez-tez verilən suallar
Elektrokimyəvi çökdürmə nədir?
Cərəyansız çökdürmə – həmçinin avtokatalitik (kimyəvi) örtükçəkmə adlandırılır – katalitik səthdə həll olmuş reduksiyaedicinin metal ionlarını heterogen kimyəvi reduksiyaya uğratması yolu ilə xarici cərəyan olmadan metal və ya ərinti örtüyünün əmələ gəlməsidir. Nüvələşmədən sonra böyüyən təbəqə sonrakı reduksiyanı kataliz edir, buna görə çökdürmə mürəkkəb həndəsi formalı səthlərdə və – hətta katalitik aktivləşdirmədən (məsələn, Pd/Sn) sonra – elektrik keçirməyən altlıqlarda bərabər şəkildə davam edir. Vannaların tərkibində metal duzu, reduksiyaedici (məsələn, hipofosfit, borhidrid və ya DMAB), kompleksəmələgətiricilər, buferlər, səthi-aktiv maddələr və stabilizatorlar olur; sürət və tərkib temperatur, pH və hidrodinamika ilə müəyyən olunur.
Cərəyansız çökdürmə nədir?
Cərəyansız çökdürmə – həmçinin avtokatalitik və ya kimyəvi örtükçəkmə adlandırılır – xarici elektrik cərəyanı olmadan gedən metal (və ya ərinti) örtükçəkmə prosesidir. Bunun əvəzinə vannada həll olmuş reduksiyaedici katalitik səthdə metal ionlarını kimyəvi yolla reduksiya edir, beləliklə böyüyən təbəqənin özü reaksiyanın davam etməsini təmin edir (avtokataliz). Cərəyanın paylanması rol oynamadığı üçün qalınlıq hətta mürəkkəb həndəsi formalı səthlərdə və oyuqların daxilində də çox bərabər olur və – səthin qısa aktivləşdirilməsi mərhələsindən (məsələn, Pd/Sn) sonra – elektrik keçirməyən altlıqlara da örtük çəkilə bilər.
Nernst diffuziya təbəqəsi nədir?
Nernst diffuziya təbəqəsi elektrod səthinə bitişik, kütlə daşınmasının əsasən diffuziya yolu ilə baş verdiyi hipotetik durğun təbəqədir. Bu anlayış elektrokimyada elektrokimyəvi reaksiya zamanı elektrodun yaxınlığındakı kimyəvi növün qatılıq qradiyentini təsvir etmək üçün istifadə olunur.
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersləşdirmə, emulsiyalaşdırma və ekstraksiya üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.