Nanoefektīvo pārklājumu uzklāšana ar sonoelektroķīmisko metodi
Sonoelektroķīmiskā uzklāšana apvieno augstas intensitātes ultraskaņu ar galvanizāciju, lai radītu blīvus, pieguļošus, nanoizlabotus pārklājumus ar kontrolētu mikrostruktūru.Spēcīga ultraskaņas maisīšana un mikrostrūklu plūsma nepārtraukti atsvaidzina difūzijas slāni un attīra/aktivizē elektroda virsmu; tā rezultātā palielinās jonu transportēšanas un nukleācijas ātrums, graudi kļūst smalkāki, samazinās porainība un uzlabojas pārklājums uz sarežģītas ģeometrijas. Tikpat svarīgi ir tas, ka zondes tipa sonikācija izkliedē un deaglomerē nanopiedevas (karbīdus, oksīdus, grafēna atvasinājumus u. c.), ļaujot reproducējami kopīgi uzklāt metāla un matricas nanokompozītus ar augstāku cietību, nodilumizturību un izturību pret koroziju, kā arī barjeras īpašībām.
Kā sonikācija uzlabo elektroķīmisko nogulsnēšanu?
Hielscher zondes tipa sonikatori nodrošina augstu akustiskās enerģijas blīvumu tieši elektrolītā. – savukārt precīza amplitūdas un darba cikla kontrole, caurplūdes reaktoru iespējas un izturīgi sonotrodi nodrošina stabilu vannas ķīmiju un pielāgošanu no stenda izmēģinājumiem līdz nepārtrauktām rūpnieciskām līnijām. Sonoelektroķīmiskās nogulsnēšanas procesa rezultātā tiek panākta ātrāka masas pārnese, nezaudējot viendabīgumu, tīrākas saskarnes bez agresīvas ķīmijas un smalki disperģētas nanofāzes bez sedimentācijas vai sprauslu nobīdes.
Ultraskaņas zonde darbojas kā elektrods. Ultraskaņas viļņi veicina elektroķīmiskās reakcijas, kā rezultātā uzlabojas efektivitāte, augstāka raža un ātrāks konversijas ātrums.
Sonoelectrochemistry ievērojami uzlabo elektrodu novietošanas procesus.
Praktiskas vadlīnijas sonoelektroķīmiskās uzklāšanas ieviešanai
Visi Hielscher sonciatori ļauj precīzi kontrolēt amplitūdu un līdz ar to arī kavitācijas dinamiku un mikrostrūklas intensitāti.
Nanodaļiņu izkliedēšana – piemēram, Al₂O₃ vai oglekļa nanopildvielas. – ultraskaņu elektrolītā pirms nogulsnēšanās un nogulsnēšanās laikā. Nepārtraukta ultraskaņas aģitācija novērš aglomerāciju elektrolītiskajā sistēmā un nodrošina blīvākus un viendabīgākus pārklājumus.
Elektrolītiskās vannas sastāvs, nanodaļiņu daudzums un temperatūra ir papildu parametri, kas ietekmē sonoelektroķīmiskās uzklāšanas procesu.
Elektroķīmiskā impedances spektroskopija (EIS) un potenciodinamiskā polarizācija (PDP) ir savstarpēji papildinošas, standarta metodes korozijas un pārklājuma veiktspējas kvantitatīvai noteikšanai. Izmantojiet EIS ar divu laika konstantu modeli (pārklājums + lādiņa pārnese), lai iegūtu Rcoat un Rct, un apstipriniet ar PDP/Tafel. Meklējiet, vai ir palielinājies Rp, pazudušas Varburga iezīmes pie zemas frekvences un samazinājies porainības novērtējums; tie ir noturīgi ultraskaņas izraisītas kompaktuma pazīmes.
Pārmērīga sonikācijas intensitāte var palielināt virsmas raupjumu, aizturēt gāzi un kavēt kopnogulsnēšanos vai polimēru iesaiņošanu.
SEM attēli ar a) PPy un b) sonoelectrochemial nogulsnēta polipirola (PPy-US) pārklājumiem uz St-12 tērauda (palielinājums 7500×)
(pētījums un attēli: © Ashassi-Sorkhabi un Bagheri, 2014)
Augstas veiktspējas sonikatori elektroķīmiskās uzklāšanas intensificēšanai
Augstas veiktspējas zondes tipa sonikatori pastiprina elektroķīmisko uzklāšanu, piegādājot augstu akustiskās enerģijas blīvumu tieši tur, kur tas ir nepieciešams - elektrodu spraugā. Atšķirībā no vannām ultraskaņas zondes savieno ultraskaņas jaudu tieši elektrolītā, radot spēcīgu kavitāciju, retinot Nernsta difūzijas slāni un nodrošinot ātru, vienmērīgu masas pārnesi pat pie liela strāvas blīvuma. Precīza amplitūdas kontrole nodrošina nemainīgu akustisko lauku zem slodzes. – kas ir ļoti svarīgi reproducējamam nukleācijas ātrumam, graudu rafinēšanai un vienmērīgam biezumam uz sarežģītām ģeometrijām. Tikpat svarīgi ir tas, ka intensīvā mikrostrūklas plūsma disperģē un deaglomerē nanopiedevas in situ, nodrošinot stabilu metāla un matricas nanokompozītu kopnogulsnēšanos bez sedimentācijas vai bīdes izraisītiem bojājumiem. Hielscher rūpnieciskie sonikatori, sonotrodes un caurplūdes reaktori nodrošina nepārtrauktu darbību, precīzu uzturēšanās laika kontroli un tīru integrāciju ar filtrāciju, temperatūras pārvaldību un inline analīzi.
Izmantojot Hielscher sono-elektroķīmiskās iekārtas, jūs saņemat lielāku nogulsnēšanas ātrumu, nezaudējot morfoloģiju, mazāk gāzes izraisītu defektu, labāku saķeri un pārklājumus ar paaugstinātu cietību, nodilumu un izturību pret koroziju. Tas viss ar mērogojamību un procesa stabilitāti, ar ko ir pazīstamas Hielscher sonikatoru sistēmas.
Ultraskaņas procesoru zondes UIP2000hdT (2000 W, 20 kHz) darbojas kā elektrodi nanodaļiņu sonoelektrodepozīcijai
Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā
Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.
Literatūra / Atsauces
- 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.
Biežāk uzdotie jautājumi
Kas ir elektroķīmiskā uzklāšana?
Bezelektrolītiska uzklāšana - saukta arī par autokatalītisku (ķīmisku) pārklājumu - ir metāla vai sakausējuma pārklājuma veidošana bez ārējās strāvas, izmantojot metālu jonu heterogēnu ķīmisku reducēšanu ar izšķīduša reducētāja palīdzību uz katalītiskas virsmas. Pēc tam, kad ir izveidojies kodols, augošā plēve katalizē turpmāku reducēšanu, tāpēc nogulsnēšana notiek vienmērīgi uz sarežģītām ģeometrijām un - pat pēc katalītiskas aktivizācijas (piemēram, Pd/Sn) - uz nevadošiem substrātiem. Vannas satur metāla sāli, reducējošo aģentu (piemēram, hipofosfītu, borohidrīdu vai DMAB), kompleksantus, buferus, virsmaktīvās vielas un stabilizatorus; ātrumu un sastāvu regulē temperatūra, pH un hidrodinamika.
Kas ir bezelektroniskā uzklāšana?
Bezelektrolītiska uzklāšana - saukta arī par autokatalītisko vai ķīmisko pārklājumu - ir metāla (vai sakausējuma) pārklāšanas process, kas notiek bez ārējas elektriskās strāvas. Tā vietā vannā izšķīdināts reducējošais aģents ķīmiski reducē metāla jonus uz katalītiskās virsmas, tādējādi augošā plēve pati uztur reakciju (autokatalīze). Tā kā netiek izmantota strāvas sadale, biezums ir ļoti vienmērīgs pat uz sarežģītām ģeometrijām un padziļinājumu iekšpusē, un - pēc īsa virsmas aktivizācijas posma (piemēram, Pd/Sn) - var pārklāt arī nevadošus substrātus.
Kas ir Nernsta difūzijas slānis?
Nernsta difūzijas slānis ir hipotētisks stāvošs slānis blakus elektroda virsmai, kurā masas pārnese notiek galvenokārt difūzijas ceļā. Tas ir elektroķīmijā izmantots jēdziens, lai aprakstītu sugas koncentrācijas gradientu pie elektroda elektroķīmiskās reakcijas laikā.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanas lietojumiem, dispersijai, emulgācijai un ekstrakcijai laboratorijā, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā.