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                合金電鍍后去合金化形成納米多孔金屬

                更新時間:2015-07-22

                合金電鍍后去合金化形成納米多孔金屬

                ?????? 電沉積兩種金屬的合金,尤其在進行比例控制的時候,需要將兩種金屬的電位,通過絡合劑拉近到20mV以內。這樣才可以形成共沉積。當兩個電位非常接近的金屬進行共沉積時,即使形成合金相,但是很難進行去合金處理。這就是難以使用此法加工的納米多孔金屬的原因。本加工方法的優勢在于,可以在任何基材的表面形成納米多孔金屬,包括陶瓷,玻璃,泡沫鎳。具有熔化冶煉合金的工藝無法達到的效果。
                1、納米多孔金屬的應用領域
                根據IUPAC的規定,納米多孔材料分成3類,分別是【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】
                多孔金屬在很多地方又廣泛使用。圖1顯示了其廣泛應用的典型領域。



                圖1. 納米多孔金的應用(a)有機催化過程,(b)柔性電池,(c)環境保護的廢棄降解,(d)燃料電池【5】

                2、可以電沉積合金的金屬
                合金電鍍在工業中廣泛使用,其目的是(1)利用一種合金的陽極保護,起到腐蝕防護作用,例如電鍍鋅鎳合金;(2)彌補單一金屬的性能缺陷使其性能增強,例如電鍍鈷錫合金;(3)達到空前的視覺效果,例如槍色黑的鎳錫合金;紫色的金鈷合金;(4)電鍍層之間的過渡層,例如鈀鈷合金,過渡鎳和金之間。

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                圖2.電鍍金合金的效果,(a)金鈷合金,(b)18K硬金,(c)18K冷金(cool gold),(d)金錫合金【11】,(e)金鈷合金【12】,(f)金鎳合金,(g)金銀合金;


                圖3電鍍錫合金的效果(a)錫銀合金,(b)錫鉛合金,(c)錫鎳合金,(d)槍色錫鈷合金,(e)白錫鈷替代六價鉻


                圖4.化學鍍鎳磷合金的效果,(a)中磷鍍層,(b)中磷鍍層,(c)高磷非磁性層,(d)線路板ENIG中的中磷鍍層,(e)低磷化學鍍UMB。
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                圖5.防腐蝕的電鍍鋅合金的效果,(a)鋅鈷合金,(b)鋅鐵合金,(c)鋅鎳合金【10】。


                3、納米多孔金屬的制備效果?

                圖6. 納米多孔金?

                圖7.其它納米多孔金屬(a)鈀【8】, (b)銀。


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


                納米多孔金屬通常都是采用合金金屬加工后,再去合金化處理。


                圖9.合金金屬去合金處理,(a)Au-Ag合金去銀;(b)Au80-Sn20合金去錫,(c)Au71-Ag29合金去銀【9】

                4、泡沫鎳載體上加工多孔金
                EPEC實驗室研究員在泡沫鎳載體上,利用惠州力道【www.vianadecon.com】的金錫鍍液電沉積金錫共晶,再在堿性溶液中去合金中的錫,從而形成泡沫表面的納米多孔金層。如圖10.所示。

                圖10. 在泡沫鎳表面形成納米多孔金【6】
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                發現多孔金具有非常強的催化雙氧水分解的能力,如圖11所示。這個對燃料電池的單步反應的氧化還原過程,非常重要。


                圖11.納米多孔金對雙氧水的強催化分解能力。【7】

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                結論:
                合金電鍍是應用非常廣泛的電鍍工藝,但是它也與復合電鍍,難度基材,三者并列為電鍍難度種類。它在納米多孔金屬制備中的應用,將會為大面積均一形成塊體納米金屬提供新的方法。

                參考文獻:

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                【1】維基百科Nanoporous,https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoporous。
                【2】http://goldbook.iupac.org/M03909.html。
                【3】http://goldbook.iupac.org/MT07177.html。
                【4】金屬泡沫,http://www.dunand.northwestern.edu/research/foams.shtml。
                【5】X.?Yan,F.?Meng,Y.?Xie,J.?Liu,?Y.?Ding,Direct?N2H4/H2O2?Fuel?Cells?Powered
                ?by?Nanoporous?Gold?Leaves,Scientific?Reports,?2012,2:?941.
                【6】納米多孔金,http://www.vianadecon.com/parameter4/index.aspx。
                【7】X.?Ke,?Y.T.?Xu,?C.C.?Yu,?J.?Zhao,?G.F.?Cui,?D.?Higgins,?Q.?Li,?G.?Wu,Nanoporous?gold?on?three-dimensional?nickel?foam:?An?efficient?hybrid?electrode?for?hydrogen?peroxide?electroreduction
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                【8J.?F.?Patton,?N.?V.?Lavrik,?D.?C.?Joy,?S.?R.?Hunter,?P.?G.?Datskos,?D.?B.?Smith,M.?J.?Sepaniak,?Characterization
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                【10】Micro?Metal?Finishing公司,http://www.micrometalfinishing.com。
                【11】惠州市力道電子材料有限公司,http://www.vianadecon.com/production5/index.aspx。
                【12】日本田中貴金屬公司,http://pro.tanaka.co.jp/en/products/group_a/a_4.html。

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