نمایش موارد بر اساس برچسب: الکترولس نیکل
تاثیر سورفکتانت ها بر رفتار حمام الکترولس نیکل فسفر و ایجاد پوششهای کامپوزیتی Ni - P - TiC
کارهای مهم:
ویژگیهای حمام نیکل فسفر با استفاده از سه نوع سورفاکتانت مورد بررسی قرار میگیرند. خواص ترشوندگی حمام نیکل فسفر در کاربید تیتانیم، فولاد دبلیو 302 و پوشش نیکل فسفر تعیین میشوند. پتانسیل سنجی و اندازه ذرات نیکل فسفر-کاربید تیتانیم اندازهگیری میشوند. پوششهای مرکب فسفر-کاربید تیتانیم با موفقیت ایجاد شدند. مقدار که در پوشش گنجانده شده برای هر یک از مطالعه حاضر یک بررسی سیستماتیک در مورد تاثیر سه نوع سورفکتانت آنیونی (آنیونی: sdbs، کاتیونی: CTAB و غیر یونی: PVP)بر رفتار پوششهای الکترولس نیکل فسفر حاوی نانو ذره، و تشکیل پوشش کامپوزیتی فسفر-کاربید تیتانیم است. تاثیر سورفکتانت ها را می توان در پدیده سطحی، به عبارت دیگر ترشوندگی و رفتار الکتروکینتیک در طول شکلگیری پوشش مشاهده کرد. خواص ترشوندگی حمام پوشش با استفاده از روش قطره چسبیده مورد بررسی قرار گرفت که نشاندهنده بهبود مرطوب در هر سه زیر لایه (لایههای فولاد دبلیو302، فسفر-کاربید تیتانیم)در مورد سورفکتانت آنیونی و کاتیونی بود. اندازهگیری پتانسیل سنجی نشاندهنده کاهش پایداری در حمام نیکل فسفر در مقایسه با محیط آب مقطر است که منجر به تجمع ذرات تنگستن کارباید میشود. تجمع ذرات با اندازه ذرات کمتر از ۱۰۰ نانومتر توسط هر سه نوع سورفکتانت (۱ گرم بر لیتر)در آب مقطر به دست آمد؛ با این حال تنها آگلومره های بزرگتر در حمام نیکل فسفر اندازهگیری شدند. در نهایت، پوششهای کامپوزیتیفسفر-کاربید تیتانیم بر روی بستر فولادی ساخته شدند. بررسی سطح مقطع پوششها نشان داد که بالاترین مقدار (۰.۵۳ wt. % و ۰.۵۲ wt. در ماتریس نیکل فسفر با استفاده از ۰.۱ گرم در لیتر CTAB و ۰.۱ گرم در لیتر PVP به ترتیب در ماتریس نیکل فسفر و ۰.۱گرم در لیتر PVP ترکیب شد.
References
[1] I. Apachitei, J. Duszczyk, L. Katgerman, P.J.B. Overkamp. Electroless Ni–P Composite coatings: The effect of heat treatment on the microhardness of substrate and coating - Structure and properties. Scripta Mater. 38 (9) (1998) pp. 1347-1353
[2] J. Sudagar, J. Lian, W. Sha. Electroless nickel, alloy, composite and nano coatings – A critical review. J. Alloy. Cmpd. 571 (2013) pp. 183–204
[3] J.N. Balaraju, T.S.N. Sankara Narayanan, S.K. Seshadri. Electroless Ni–P composite coatings J. Appl. Electrochem. 33 (2003) pp. 807–816
[4] C.S. Chang, K.H. Hou, M.D. Ger, C.K. Chung, J.F. Lin. Effects of annealing temperature on microstructure, surface roughness, mechanical and tribological properties of Ni–P and Ni–P/SiC films. Surf. Coat. Tech. 288 (2016) pp. 135-143
[5] S. H. Hashemi, A. Ashrafi. Characterisations of low phosphorus electroless Ni and composite electroless Ni-P-SiC coatings on A356 aluminium alloy. Transaction of the IMF. 96 (1) (2018) pp. 52–56
آنالیز یون نیکل در حمامهای نیکل و نیکل الکترولس
1-3- فلز نیکل
1-2 میلی لیتر از نمونه را با پیپت درون بشر 200 میلی لیتر ی بریزید.
2-50 میلی لیترآب مقطر اضافه کنید.
3-10 میلی لیترآمونیوم هیدروکسید خالص (آزمایشگاهی)اضافه کنید.
4-یک گرم مورکساید اضافه کنید
5-با EDTA 0.1 مولار تا بنفش شدن رنگ تیتر کنید.
2-1- کلرید نیکل
1-2 میلی لیتر از نمونه را با پیپت درون ارلن مایر 250 میلی لیتر ی بریزید.
2-50 میلی لیتر آب مقطراضافه کنید.
3-10 میلی لیترسدیم کرمات خالص (آزمایشگاهی) 10% اضافه کنید.
4-با نیترات نقره 0.1 نرمال تیتر کنید تا رنگ قهوه ای قرمز پدیدار شود
.
3-1- اسید بوریک
1-2 میلی لیتراز محلول حمام را با پیپت درون ارلن مایر250 میلی لیتری بریزید.
2-5 قطره بروموکرزول ارغوانی اضافه کنید.
3-میزان اسیدیته را با افزودن سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال تا رنگ آبی تنظیم کنید.
4-10 میلی لیتر سوربیتول 70% خالص (آزمایشگاهی) اضافه کنید.
5-با سدیم هیدروکسید 0.1 نرمال تا رسیدن به رنگ آبی تیتر کنید.
تاثیر عوامل کمپلکس دهنده الکترولس نیکل فسفر روی بستر فولاد سیکا 45
رسوب فلزات بدون منبع جریان خارجی تبدیل به یک فرایند رایج در تکنولوژی مدرن شده است. آن اجازه تولید لایه های نازک از فلزات خالص، آلیاژها و یا کامپوزیت ها با ضخامت و ترکیب یکنواخت در بسترهای رسانا و غیر رسانا می دهد. در میان فلزات پوشش داده شده الکترولس، برای 50 سال گذشته نیکل در بسیاری از کاربردهای تجاری ثابت شده است. پوشش NiP یا Ni-B به عنوان پوشش های تزئینی و کاربردی در الکترونیک، ماشین آلات، خودرو، هوا فضا و غیره استفاده می شود. چهار عامل کاهش عمدتا برای رسوب صنعتی پوشش های کامپوزیت اتوکاتالیتی استفاده می شوند. این موارد به ترتیب محبوبیت سدیم هیپوفسفیت (NaH2PO2)، بورو هیدرید سدیم (NaBH4)، آمینو بواران (DMAB) و هیدرازین (NH2NH2) میباشند.
نود درصد از Ni اتوکاتالیتی رسوب داده شده بر اساس کاهش توسط هیپوفسفیت سدیم، به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی و سایش آن است. به خوبی شناخته شده است که پوشش الکترولس Ni-P قابلیت چسبندگی بالا، مقاومت بالای پیوند، توانایی جوشکاری عالی، هدایت الکتریکی دارد. این خواص را می توان با حرارت دادن نمونه های پوشش داده شده بهبود داد. ترکیب آلیاژهای پوشش داده شده به شدت بر خواص آن تأثیر میگذارد و با تنظیم pH، غلظت نیکل، عامل کمپلکس دهنده و دمای حمام کنترل می شود. زمان پوشش و آماده سازی گرمایی، عوامل مهمي هستند که ضخامت، سختي، ساختار و مورفولوژي را تحت تأثير قرار مي دهند{1-12}. اثر زمان پوشش و آماده سازی گرمائی بر رفتار خوردگی الکترولس Ni-P در نمونه های فولادی (mild) در محلول 3.5 درصد NaCl مورد مطالعه قرار گرفت.................
برای خواندن ادامه مطلب اینجا کلیک کنید
محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت
الکترولس نیکل بهبود خواص
بهینهسازی خواص تریبولوژی پوشش نیکل الکترولس به کمک تغییر ترکیب شیمیایی حمام
چکیده
پوشش نیکل-بور الکترولس پوششی سخت و مقاوم به سایش است که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته و بهطور ویژه در صنایع دفاع ایالات متحده بهکار گرفتهشدهاست. در تحقیق حاضر اثر غلظت اتیلندیآمین، آمونیاک و محلول پایدارکنندهای حاوی تنگستات سرب و اتیلندیآمین تترا استیک اسید روی ساختار و میکروسختی پوشش نیکل-بور الکترولس مطابق طرح مرکب مرکزی در دو شرایط پس از آبکاری و پس از عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج بهدست آمده، مورفولوژی سطحی اغلب این پوششها برخلاف همتاهای دیگر خود دارای ساختار قلوهسنگی میباشند. این در حالی است که مقالات پیش از این ساختار گلکلمی را برای این پوشش معرفی کردهاند. علت تشکیل چنین ساختاری به حضور آمونیاک در محلول آبکاری نسبت دادهشد. بررسی میکروسختی برای پوششها در شرایط صرفا آبکاری شده، نتوانست منجر به تعریف یک مدل از سختی نسبت به متغیرهای فوقالذکر شود، اما بهطور کلی میکروسختی به دست آمده برای پوششهای صرفا آبکاری شده 50HV26±825 بود. در شرایط پس از عملیات حرارتی، غلظت پایدارکننده و اثر متقابل آمونیاک و پایدارکننده به عنوان عوامل تاثیرگذار در میکروسختی پوشش در شرایط پس از عملیات حرارتی شناخته شدند بهطوری که استفاده از غلظتهای بهینه از این متغیرها توانست میکروسختی را از مقدار حداقلی 50HV52±1072به مقدار حداکثری 50HV26±1371برساند. بر این اساس بیشینه میکروسختی زمانی به دست میآید که مقدار پایدارکننده و آمونیاک بیشینه باشند. بالاترین میکروسختی بهدست آمده برای این پوشش 50HV1371 بود. مشاهده گردید که در برخی از غلظتهای متغیرهای پوششدهی، پوشش ترد میگردد. مشخص شد که کمترین تردی مربوط به نمونههایی است که بیشینه آمونیاک و پایدارکننده در آبکاری آنها بهکار رفته است. بررسی سایش پوششها نشان داد که علاوه بر میکروسختی، تردی و مورفولوژی سطحی پوششها نیز در کاهش میزان سایش مؤثر هستند و کمترین سایش متعلق به پوششی است که علاوه بر میکروسختی بالا، زبری بالایی داشته و ترد نباشد.
واژههای کلیدی: نیکل-بور الکترولس؛ مورفولوژی، توپوگرافی، میکروسختی، سایش، بهینهسازی.
فهرست مطالب
صفحه
فصل اول: مقدمه
فصل دوم: مروری بر منابع
2-1- آشنایی با آبکاری الکترولس نیکل
2-2- مشخصات آبکاری نیکل-بور الکترولس
2-2-1- منبع نیکل
2-2-2- عامل احیاکننده
2-2-3- عوامل کمپلکسساز ...
2-2-4- عوامل تسریعکننده
2-2-5- عوامل پایدارکننده
2-2-6- عامل تنظیمکننده pH
2-2-7- مواد افزودنی
2-2-8- تلاطم
2-2-9- دما
2-3- سازوکار تشکیل پوشش نیکل-بور الکترولس
2-3-1- چگونگی تشکیل فیلم آمورف
2-3-2- چگونگي شكلگيري و رشد پوشش Ni-B الكترولس
2-3-3- عمليات حرارتي پوشش نيكل-بور الكترولس
2-4- خصوصيات و ويژگيهاي پوششهاي نيكل-بور الكترولس
2-4-1- خصوصيات فيزيكي
2-4-2- ويژگيهاي شيميايي
2-4-3- خواص مكانيكي
2-5- بهسازی خواص پوشش نیکل-بور الکترولس
2-5-1-کامپوزیتی کردن پوشش
فصل سوم: روش تحقیق ........................................................................................................................................... 42
3-1- مقدمه
3-2- آمادهسازی زیرلایه
3-3- انجام آبکاری
3-3-1- آبکاری نمونههای مرتبط با طرح عاملی
3-3-2- انجام آبکاری برای نقاط محوری
3-4- جدول آزمونها
3-5- عملیات حرارتی پوششها
3-6- بررسی متالوگرافی
3-7- بررسی میکروسختی
3-8- بررسی تردی نمونهها
3-9- بررسیهای XRD
3-10- بررسی سایش پوششها
فصل چهارم: نتایج
فصل پنجم: سگالش
5-1- بررسی نتایج متالوگرافی سطحی
5-2- بررسی الگوی پراش اشعه ایکس
5-3- بررسی سختی پوشش نیکل-بور الکترولس
5-2-1- بررسی اثرات اصلی و متقابل
5-2-2- بهینهسازی
5-4- بررسی تردی
فصل ششم: جمعبندی
6-1- نتیجهگیری
6-2- پیشنهادها
مراجع و منابع
فصل اول:
مقدمه
در سال 1844م، ـ«ورتز[1]» پیبرد که فلز نیکل میتواند از محلول آبیِ حاوی نمک آن بهوسیله احیاشدن توسط هیپوفسفیت رسوب کند. با این حال رسوب نیکل بهدستآمده در آن موقع بهصورت پودر بود. فرايند آبكاري پوشش نيكل الكترولسی که امروزه رایج است، توسط برنر[2] و ريدل[3] كشف گرديد. پوششي كه توسط اين دو ابداع شد در حقيقت پوشش Ni-P الكترولس بود. وجه نامگذاری پوشش Ni-P الکترولس بهعلت وجود فسفر در کنار نیکل در پوشش میباشد که منشا آن، فسفر موجود در عامل احیاکننده یعنی سدیمهیپوفسفیت است. پوششهاي الكترولس داراي برخي خواص مشتركند. از جمله اين موارد ميتوان به قابليت اين پوششها در آبكاري زيرلايههاي غيرهادي و نيز ايجاد پوششي يكنواخت روي انواع زيرلايهها با هندسه پيچيده اشارهداشت. پوششهاي الكترولس نيكل با داشتن خواص فيزيكي، شيميايي و مكانيكي خاص، كاربرد ويژهاي در صنايع مختلف پيدا کردهاند.
يكي از انواع پوششهاي نيكل الكترولس پوشش Ni-B الكترولس است. تركيب شيميايي اين پوشش علاوه بر نيكل حاوي مقداري بور ميباشد كه منشاء آن عامل احياكنندهای حاوي بور است. اين پوشش داراي قابليتهاي ويژهاي است. خواص سايشي و مكانيكي اين پوشش و نيز عدم داشتن مشكلات زيستمحيطي همچون كروم سخت، منجر به آن شدهاست كه اين پوشش در مصارف سايشي بهكار گرفتهشود. بر این اساس، اين پوشش بهعنوان پوشش مقاوم بهسايش قابليت بهكارگيري در صنايع دفاع، نفت و گاز، صنايع هوا فضا، صنايع خودرو و... را داراست.
كاربرد پوشش نيكل-بور الكترولس تنها به مصارف سايشي محدود نميشود، بلكه اين پوشش قابليت بهكارگيري در صنايع الكترونيكي بهعنوان جايگزين طلا و نقره در اتصالات و نيز مانع نفوذ مس را داراست. افزودن كبالت به اين پوشش منجر به تقويت خواص مغناطيسي آن گرديده و دريچه كاربرد آن را در حافظههاي مغناطيسي همچون ديسك سخت ميگشايد. ديگر كاربرد اين پوشش قابليت آن در انواع مصارف كاتاليزوري است كه در آنجا بهعنوان يك كاتاليزور فاز جامد منجر به تسريع انواع واكنشهاي شيميايي ميگردد.
آبكاري نيكل-بور الكترولس در عين ظاهر ساده پيچيدگيهاي خاصي در بطن خود دارد. اين پوشش نسبت به همتاي نيكل-فسفر خود داراي هزينهبري بيشتري ميباشد كه باعث محدود شدن كاربرد آن گرديدهاست. عوامل مختلفي خواص پوشش نيكل-بور الكترولس را تحت تاثير قرار میدهد. از جمله اين موارد باید به تركيبات حمام آبكاري، نوع زيرلايه، دماي انجام آبكاري و نيز عمليات تكميلي همچون انجام عمليات حرارتي روي پوشش اشاره داشت. تعداد متغيرهايي كه براي رسيدن به يك پوشش بهينه بايد محسوب شوند شامل دهها مورد است كه بسياري از آنها ناشناخته ميباشند.
برای دستیابی به نمونه تجاری پوشش نیکل-بور الکترولس، نسلهای مختلفی از این پوشش ارائه شدهاند که هر یک دارای نقاط قابل بهبود زیادی از حیث خواص و مسائل محیط زیست بودند. یک دستاورد ویژه راجع به پوشش نیکل-بور الکترولس، نسل پنجم این پوشش میباشد که تحت نام تجاری اولتراسم[4] شناخته میگردد. برای این پوشش ویژگیهای خاصی علاوه بر سختی و مقاومت بهسایش ذکر شدهاست که در این باره میتوان به ضریب اصطکاک پایین و خودروغنکاری اشاره نمود.
فناوری تولید پوشش فوق با هدایت «مککوماس[5]» شکل گرفت. ایشان اختراعات بسیاری را در رابطه با پوشش نیکل-بور الکترولس به ثبت رساندهاست. وی در برجستهترین اختراع ثبتشدة خویش به ساختار سطحی متفاوتی نسبت به پوششهای Ni-Bالکترولس معمول دست یافت. مطابق این ثبت اختراع، ساختار سطحی پوششی که ایشان به آن دستیافت، دانهدانهای است. این امر برخلاف ساختار سطحی مطرح برای پوشش نیکل-بور الکترولس یعنی ساختار گلکلمی شکل میباشد. همچنین وی در حمام آبکاری خود از ترکیبات ویژهای استفاده نمود که در حمامهای آبکاری معمولی نیکل-بور الکترولس دیدهنمیشود.
تفاوت محلول آبکاری ایشان با سایر محلولهای آبکاری که سایر محققان مورد بررسی قرار دادهاند از قرار زیر است:
1- افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلول به مقدار قابل توجه؛
2- افزایش دوبرابری در مقدار اتیلندیآمین بهعنوان عامل کمپلکسکننده؛
3- استفاده از محلول پایدارکننده حاوی تنگستات سرب، اتیلندیآمین تترا استیک اسید، اتیلن دیآمین و سورفکتانت و عدم افزودن تنگستات سرب به محلول آبکاری بهصورت جامد.
4- افزودن مقدار کمی از تنگستات سرب (بهطور محلول) به حمام آبکاری نسبت به سایر محققان و افزودن مکرر عامل پایدارکننده به حمام آبکاری.
5- استفاده از pHنسبتا بالا
در رابطه با تغییراتی که مککوماس در حمام آبکاری ابداعی خویش بدان مبادرت نمودهاست ابهامات علمی جدی وجود دارد و عملا در مقالات علمی به آن پرداخته نشدهاست. از آنجا که کار ایشان بهطور عملی و گسترده در صنایع دفاع ایالات متحده آمریکا به کار گرفته شدهاست و شواهدی نیز برای استفاده از این پوشش در صنایع هوایی وجود دارد تحقیق روی حمام آبکاری ابداعی ایشان جالب توجه میباشد.
مطابق مطالب اشارهشده در فوق، لازم دانستهشد که دلیل تفاوت محلول ایشان با محلولهایی که اکثر محققان از آن استفاده میکنند و اثری که این تفاوت روی خواص مکانیکی پوشش میگذارد مورد بررسی قرار گیرد.
در تحقیق حاضر از میان موارد فوق اثر غلظت اتیلندیآمین، آمونیوم هیدروکسید و محلول پایدارکننده (با فرمولاسیون مشابه محلول ابداعی مککوماس) روی ساختار سطحی، ضخامت و سختی پوشش مورد بررسی قرار گرفت تا مزیت تغییرات فوق در حمام آبکاری آشکار گردد. همچنین از چند نمونه انتخابی آزمونهای سایش و XRDبه عمل آمد.
برای بررسی اثر متغیرهای مذکور، طرحی مبتنی بر روش مرکب مرکزی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس این طرح میان متغیرهای مورد بحث و متغیرهای پاسخ یک رابطه ریاضی برقرار میگردد و بنابراین میتوان فرایند ساخت پوشش را برای رسیدن به خواص مطلوب بهینه نمود.
خواص مورد بررسی در تحقیق حاضر ساختار سطحی، میکروسختی و تردی بودند. همچنین خواص سایشی چند نمونهای که میکروسختی بالا و تردی کمی داشتند مورد بررسی قرار گرفت. در کنار موارد فوق از برخی از نمونهها الگوی پراش اشعه ایکس تهیه گردید و همچنین در رابطه با نرخ آبکاری پوشش تحلیلهایی ارائه شد.
فصل دوم:
مروری بر منابع
2-1- آشنایی با آبکاری الکترولس نیکل
آبکاری الکترولس، یک روش پوششدهی الکتروشیمیایی است که طی آن، الکترونهای مورد نیاز برای شکلگیری پوشش، از طریق وقوع واکنشهای شیمیایی در حمام آبکاری و نه از طریق اعمال جریان خارجی تامین میگردد [1-3]. اگرچه انواع مختلفی از آبکاری الکترولس وجود دارد، عنوان آبکاری الکترولس عمدتا برای حالتی از این آبکاری بهکار میرود که طی آن یونهای فلز تشکیلدهنده پوشش و یونهای عامل احیاکننده (تولیدکننده الکترون) هر دو بهصورت محلول در حمام آبکاری حضور داشته و واکنش آنها روی یک سطح کاتالیزگر منجر به تشکیل پوشش میگردد. واکنش های 2-1 و 2-2، واکنشهای اصلی در آبکاری الکترولس هستند [2 و 3]:
|
(2-1) |
واکنش آندی: |
Rn+ → R(n+z) + ze- |
|
(2-2) |
واکنش کاتدی: |
Mz+ + ze- → M |
فلزات مختلفی را همچون نیکل، مس، کبالت، پالادیوم، نقره، طلا پلاتین و... را میتوان به روش الکترولس آبکاری نمود [1]. در رابطه با فلزات نیکل، کبالت و پالادیوم ثابت شدهاست که آبکاری الکترولس این عناصر با عوامل احیاکنندهای همچون سدیم هیپوفسفیت، دیمتیلآمینبوران و سدیم بوروهیدرید، پوششهایی را حاصل میدهد که حاوی فسفر و بور هستند [1]. این امر سبب شدهاست که بسته به نوع عامل احیاکننده مصرفی سه نوع مختلف از پوشش الکترولس نیکل وجود داشته باشد:
1- پوشش نیکل-فسفر الکترولس حاصل از عامل احیاکننده هیپوفسفیت؛
2- پوشش نیکل-بور الکترولس حاصل از عامل احیاکننده بورهیدرید یا ترکیبات آمینبوران؛
3- پوشش نیکل الکترولس خالص که حاصل از عوامل احیاکنندهای مبتنی بر هیدرازین است [2].
2-2-مشخصات آبکاری نیکل-بور الکترولس
پوششهای نیکل-بور الکترولس را میتوان براساس نوع عامل احیاکنندة استفاده شده در آبکاریِ آنها به دو دستة مختلف تقسیم کرد: پوششهایی که در آبکاری آنها از عامل احیاکننده سدیمبوروهیدرید استفاده میگردد و پوششهایی که در آبکاری آنها از عوامل احیاکنندة حاوی آمینبوران استفاده میشود [1 و 2]. خواص این دو گروه از عوامل احیاکننده منجر به آن شدهاست که اساسا دو نوع حمام آبکاری برای پوشش نیکل-بور الکترولس وجود داشته باشد. یون بوروهیدرید در محیطهای بازی با pHبین 14-12 قابل استفاده است [2 و 4] و در محیطهای اسیدی و خنثی تجزیه میگردد [5]. در مقابل ترکیبات آمینبوران در محیطهای خنثی یا اسیدی ضعیف کاربرد دارند [2]. در ادامه به معرفی اجزای حمام آبکاری نیکل-بور الکترولس میپردازیم.
2-2-1- منبع نیکل
اشاره شدهاست که هر نمک قابل حل نیکل در حمام آبکاری میتواند جهت رسوبنشانی الکترولس نیکل-بور مورد استفاده قرار گیرد، اما این امر نیازمند آن است که جزء آنیونی نمک مورد نظر نسبت به سایر اجزای حمام آبکاری خنثی بوده و با آنها وارد واکنش بیمورد نشود [1 و 6]. تاکنون استفاده از کلرید نیکل، سولفات نیکل و استات نیکل برای آبکاری پوششهای نیکل-بور الکترولسی که در آنها از عامل احیاکننده آمینبوران استفاده شده، گزارش گردیدهاست [6-8]، اما در رابطه با حمام آبکاری الکترولسی که عامل احیاکننده آن سدیم بورهیدرید میباشد، استفاده از کلرید نیکل گزارش شدهاست [6].
2-2-2- عامل احیاکننده
همانطور که بدان اشاره رفت، استفاده از دو نوع عامل احیاکننده؛ یعنی سدیم بورهیدرید و ترکیبات آمینبوران برای آبکاری نیکل-بور الکترولس متداول هستند. در میان ترکیبات آمینبوران همچون دیاتیلآمینبوران، مونومتیلآمینبوران، دیمتیلآمینبوران و تریاتیلآمینبوران، استفاده از دیمتیلآمین بوران (DMAB) متداولتر بوده و نشاندادهشدهاست که این ترکیب نسبت به سایر ترکیبات آمینبوران پایداری بیشتری دارد و عامل احیاکننده قویتری است [2 و 9].
یونبورهیدرید عامل احیاکننده قویتری نسبت به ترکیبات آمینبوران است و آن را میتوان بهصورت هر نمک پایدار و قابل حل در حمام آبکاری همچون سدیمبوروهیدرید یا پتاسیمبورهیدرید به حمامی با pHبین 14-12 اضافه کرد [2، 4 و 10].
2-2-3- عوامل کمپلکسساز
استفاده از عوامل كمپلكسكننده در حمام آبكاري براي جلوگيري از رسوب خودبهخودي هيدروكسيد نيكل و نيز كنترل واكنشهايي است كه روي سطح كاتاليزگر (زیرلایه) انجام ميگيرد. بهعنوان مثال حمام آبكاري بازي با عامل احياكننده 4NaBH را در نظر بگيريد. در نبود عامل كمپلكسكنندهاي همچون اتيلنديآمين، يون نيكل در حمام آبكاري بلافاصله از حالت كمپلكس آبي خارج شده و بهشكل هيدروكسيد نيكل رسوب ميكند كه اين امر امكان تشكيل رسوب نيكل را از بين ميبرد. براي غلبه بر اين مشكل هر يون +2Niكمپلكسشده با آب ميتواند با يك، دو يا سه مولكول EDAواكنش داده و كمپلكسهاي ديگري تشكيل دهد كه در حمام آبكاري به صورت محلول قرار ميگيرند. عوامل كمپلكسكننده ميتوانند بهعنوان بافر نيز عمل كرده و از تغيير ناگهاني pH ناشي از توليد هيدروژن جلوگيري نمايند [2، 7، 11 و 12]. در مورد محلول آبكاري پوشش Ni-Bالکترولس با عامل احیاکننده بوروهيدريدي، علاوه بر اتيلنديآمين، تركيبي از آمونياك، تارتاريك اسيد و نمك قابل حل تارتاريك اسيد، عوامل كمپلكسساز پايه سيترات و تارتارات [13] و پليآمين [5] را ميتوان بهعنوان عامل کمپلکسکننده بهكار برد. همچنين در حمام آبكاري با عامل احياكننده DMABاز COOH2HOCH [1]، سدیم تارتارات (O2H.6O4H4C2Na)، سدیم سیترات (O2H4O2H3C3Na)، سدیم مالونات (O2H.4O2H3C3Na) و ساکسینیک اسید (6O4H4C) [14] ميتوان بهعنوان عامل کمپلکسکننده استفاده نمود.
2-2-4- عوامل تسریعکننده
این عوامل ترکیباتی هستند که جهت افزایش سرعت آبکاری الکترولس و به میزان ناچیز به آن اضافه میگردند [7]. استفاده از آرسنیک اسید بهعنوان عامل تسریعکننده در حمامهای بازی آبکاری حاوی یون بورهیدرید گزارش شدهاست [1].
2-2-5- عوامل پایدارکننده
هدف از استفاده از این ترکیبات جلوگیری از تجزیه ناگهانی حمام آبکاری، ایجاد ممانعت از رسوب پوشش روی دیواره حمام و انجام عملیات رسوبدهی در سرعتی قابل پیشبینی میباشد. تجزیه ناگهانی حمام آبکاری معمولا در اثر ورود ذرات کلوئیدی بهموجب مواد بیگانهای همچون گرد و غبار و... رخ میدهد [2، 4، 12، 15، 16]. عنوان گردیدهاست که سازوکار پایدارکنندگی توسط این عامل، جذب آنها روی سطوح کلوئیدی و جلوگیری از رسوب نیکل روی آنهاست [10].
از جمله مواد پایدارکنندهای که در حمامهای بورهیدریدی نیکل الکترولس استفاده میگردد میتوان به نیترات تالیم [5، 13 و 17]، استات تالیم [13]، سولفات تالیم [1]، نیترات سرب [4 و 5]، تنگستات سرب [17 و 18] و 2-مرکاپتوبنزوتیازول[6] [5] اشاره کرد.
2-2-6- عامل تنظیمکننده pH
در حمامهای آبکاری بورهیدریدی استفاده از سود برای ایجاد pHبالاتر از 12 گزارش گردیدهاست [1، 2، 13 و 19]. در رابطه با حمامهای آبکاری حاوی DMABنیز استفاده از استات سدیم بهعنوان بافر عنوان شدهاست [20].
2-2-7- مواد افزودنی
مواد افزودنی برای دستیابی به اهداف خاصی به این حمام اضافه میگردند. بهعنوان مثال استفاده از 2-مرکاپتوبنزوتیازول برای کاهش تنش در پوشش حاصله در حمام آبکاری نیکل –بور الکترولس حاوی DMABگزارش گردیده است [1]. در برخی از موارد استفاده از مواد افزودنی برای حمام آبکاری الکترولس گزارش شدهاست. در این بین میتوان به آمونیاک و اتیلندیآمین تترا استیک اسید اشاره نمود که تا این لحظه تاثیر آن مسکوت ماندهاست [21].
2-2-8- تلاطم
در فرایند آبکاری نیکل-بور الکترولس ایجاد تلاطم برای رساندن محلول تازه به سطح زیرلایه و حذف حبابهای هیدروژن از سطح لازم است. چنانچه این حذف حباب صورت نگیرد، ممکن است در برخی مناطق شاهد حضور یکسری حفره ناشی از قطع رشد پوشش بهموجب حضور حباب در آنجا باشیم [10].
آبکاری نیکل الکترولس
*نيكل شيميايي:آبكاري شيميايي نيكل بايد موارد زير را در برداشته باشد:
*منبع ين نيكل ، بيشتر سولفات نيكل
*يك ماده احياء كننده براي تدارك الكترون مورد نياز نيكل
*انرژي (حرارت)
*مواد كمپاكس سازي كه مقدار نيكل آزاد واكنش را كنترل نمايد
* مواد تامپون ، براي ثابت نگه داشتن pH محاول كه بخاطر توليد هيدروژن در اثناي واكنش تغيير ميكند.
*شتاب دهنده هايي كه بر سرعت واكنش مي افزايند.
* پيشگيرنده هايي كه مقدار احياء را كنترل مي نمايند.
* واكنش مواد توليد شده جنبي.
مشخصات يك محلول آبكاري شيميايي بستگي به تركيب آن از اين موارد دارد.
منبع یون نیکل:
منبع یون نیکل بیشتر سولفات نیکل می باشد. نمک های دیگر نیکل ، از جمله کلرید نیکل و استات نیکل ، برای کاربردهای بسیار محدود استفاده شده است. آنیون کلرید وقتی آبکاری EN حمام به صفحه مورد استفاده آلومینیوم ، و یا وقتی EN به عنوان پوشش محافظ آهنی استفاده می شود می تواند عمل کند در کاربردهای خوردگی آلیاژها از استات نیکل. استفاده می کنند اما هیچ بهبود قابل توجهی در عملکرد حمام و در مقایسه با کیفیت سولفات نیکل ندارد . هر گونه مزایای جزئی حاصل از استات نیکل توسط هزینه بالاتر در مقابل هزینه سولفات نیکل جبران می شود. نیکل نمک اسید hypophosphorus ، نیکل( (H2P02. منبع ایده آل از یونهای نیکل است .
مواد احيا كننده:پاره اي از مواد احيا كننده در تهيه اين محلول به كار مي رود: سديم هيپوفسفيت و امينوبران: سديم بروهيدرات و ئيدرازين.
قبل از بحث در مورد کاهش عوامل و پیشنهاد مکانیسم برای واکنش هایشان با نیکل ، باید به چند نکته توجه داشته باشیم.
1-کاهش نیکل که همواره با تحول هیدروژن همراه است
2-رسوب نیکل خالص نیست و شامل فسفر ، بور و یا واکنشگر کاهشی می باشد
3-رسوب نیکل خالص تنها بر روی سطح فلزات خاص انجام میگیرد
4-یونهای هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی واکنش کاهش تولید می شود.
5- استفاده از عامل کاهنده برای نشست فلز با توجه به نسبت مولی نیکل رسوبی به عامل کاهشی تعییین میگردد.
6-گاز نیتروژن نیز با توجه به کاهش متوسط استفاده می شود. بنابراین فلز رسوب کننده.
کمتر از 100 درصد است.
حمام الکترولس نیکل- بور
در سال 1844 ورتز[1] پیبرد که فلز نیکل میتواند از محلول آبی حاوی نمک آن به وسیله احیا شدن توسط هیپوفسفیت رسوب کند. با این حال رسوب نیکل بهدستآمده در آن موقع بهصورت پودر بود. اختراع فناوری نیکل الکترولس که امروزه مستعمل است در سال 1946 در پی دو سال کارِ برنر[2] و ریدل[3] اختراعگردید.
کاربرد پوششهای نیکل الکترولس را میتوان در موارد ذیل خلاصه کرد:
1- هادیسازی مواد نارسانا با اعمال پوشش نیکل الکترولس بر روی آنها
2- افزایش سختی و مقاومت به سایش زیرلایههای نرم و ضعیف در برابر سایش
3- محافظت زیرلایههای فعال در برابر خوردگی
4- قابلیت جایگزینی به جای فرایند کروم سخت با ارائه مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش، عدم ایجاد آلودگی زیستمحیطی و قابلیت پوششدهی اشکال پیچیده
5- بهبود لحیمکاری برخی از زیرلایهها.
آبکاری پوشش نیکل-بور الکترولس فرایندی است که در آن از ترکیبات حاوی بور به عنوان عامل احیاکننده در حمام آبکاری استفاده شده و ترکیب شیمیایی پوشش آن علاوه بر نیکل، مقداری بور دارد. پوششهایی که در آبکاری آنها از NaBH4 استفادهشدهاست خواص سایشی و سختی بالاتری را ارائه میدهند.
نسلهای مختلفی از پوششهای نیکل-بور الکترولس با استفاده از پایدارکننده و کاتالیزورهای مختلف ایجاد شدهاند. در سال 1970 مککوماس[4] اولین فرایند تولید مقیاسپذیر، تکرارپذیر و قابل انتقال پوشش نیکل الکترولس که حاوی wt% 6--5 بور بود را ایجاد نمود. با این حال این فرایند به علت استفاده از پایدارکنندههای بسیار سمی، فقدان در چگالی فضایی، وجود ترکهایی در بین دانههای ستونی پوشش و در معرض قرار گرفتن سطح ماده زیرلایه، کمبود مقاومت به سایش و خوردگی و ناکارآمدی و ناسازگاری برای تولید انبوه نیازمند بهبود بود.
فرایند اجرایی
حمام های نیکل الکترولس باید شامل یک منبع یون نیکل و یک عامل کاهنده باشد.
غلظت یون نیکل در محدوده 4-10 گرم بر لیتر است که به طور معلول از نوع نمک کلرید نیکل و یا سولفات نیکل می باشد سولفات نیکل در کار برد های مقاومت به خوردگی به کار گرفته میشود.
عامل احیا کننده
در حمام های الکترولس نیکل عامل احیا کننده منبع تهیه الکترون برای احیای یون نیکل است می تواند برای پوشش نیکل- فسفر هیپوفسفیت سدیم و برای پوشش نیکل - بور از بور هیدرید سدیم یا آمینو بوران مثل دی متیل آمین بوران استفانده کرد. البته هیدرازین احیا کننده دیگری است که برای هر دودسته استفاده میشود.
حمام بورو هیدرید سدیم
این حمام بازدهی عمل احیای بیشتری نسبت به دی متیل آمین بوران و هیپوفسفیت سدیم دارد چرا که توانایی احیای چهار یون نیکل را دارد.
از نظر هزینه هم این عامل احیا کننده نسبت به دیمتیل امینو بوران بهای کمتری دارد.
پوشش این نوع حمام از نظر مقاومت به سایش، خاصیت روانکاری، سختی نسبت به حمام های سایر احیا کننده ها بالاتر است.
ولی به دلیل پی اچ کاری 12-14 برای کاهندگی بور هیدرید، مناسب زیر لایه آلومینیوم نیست.
4H2O+4Ni+B(OH)4-è8OH- +BH4- +4Ni+2
خواص متالورژیکی نیکل –بور
سختی آلیاژهای نیکل –بور بسیار بالاست و قابلیت عملیات حرارتی تا حد بالاتری از کروم سخت را دارند. این پوشش ها همچنین مقاومت به سایش عالی دارند، هررچندکه بر خلاف آلیاژهای الکترولس نیکل فسفر بالا، رسوبات کاملا آمورف ندارند و در عوض رسوب آن شامل مخلوطی از ساختار آمورف نیکل- بور و مقدار کمی نیکل کریستالی است. این پوشش ها به طور معمول ساختارستونی دارند و میزان بور در نزدیک زیر لایه بسیار کم است و با افزایش عمق زیاد میشود. سخت شدن نیکل- بور مشابه نیکل – فسفر است و در دمای بیشتر از 200 درجه سانتی گراد ذرات متمایز نیکل- بور شروع به شکل گیری میکنند و در دمای 300 درجه سانتی گراد، پوشش، کریستاله می شود. تنش داخلی رسوبات نیکل- بور به شدت کششی است. میزان حضور بور در پوشش که بوسیله عامل احیا کننده بور هیدرید بوجود آمده، به شدت روی تنش داخلی این رسوبات تاثیر گذار است. با افزایش غلظت بور، تنش کاهش می یابد. دانسیته پوشش نیکل- بور(25/8 گرم بر سانتی متر مکعب) مشابه دانسیته نیکل- فسفر است.اگرچه بر خلاف پوشش نیکل- فسفر این پوشش دچار انقباض در حین عملیات حرارتی نمی شوند و دانسیته آن در حالت رسوب اولیه و سخت شدگی یکسان است.
معرفی کتاب الکترولس مس و نیکل فسفر
معرفی کتاب نیکل الکترولس
فهرست مطالب
فصل اول) مقدمه ای بر رسوب گذاری الکترولس مس و نیکل – فسفر
1-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ .....1
2-1 رسوب الکترولس نیکل- فسفر ....................................................................................... 2
3-1 نحوه انجام آبکاری در آزمایشگاه ............................................................................ .. ..... 3
1-3-1 الکترولس مس ................................................................................................... .. 3
2-3-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر .................................................................................. 11
4-1 اهداف پژوهش ........................................................................................................ 12
1-4-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ 12
2-4-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................................. 12
5-1 ساختار این کتاب ..................................................................................................... 14
1-5-1 بخش اول ) رسوب الکترولس مس .............................................................................. 14
2-5-1 بخش دوم ) رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................... 15
6-1 کتابنامه ................................................................................................................ 16
( بخش اول: رسوب الکترولس مس )
فصل دوم) ارزیابی مورفولوژی سطحی رسوب الکترولس مس
1-2 مقدمه و مورفولوژی سطحی زیرلایه ............................................................................. 17
2-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید دمای بالا ................................................................... 18
3-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک دمای بالا .......................................................... 21
4-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید غلظت زیاد / دمای کم .................................................... 25
5-2 رسوب حاصل از محلول فرم آدهید غلظت کم / دمای کم ....................................................... 27
6-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت زیاد / دمای کم ........................................... 30
7-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت کم / دمای کم ............................................. 32
8-2 رسوب الکترولس و الکتریکی مس ............................................................................... 34
9-2 نتیجه گیری .......................................................................................................... 40
فصل سوم) سطح مقطع رسوب الکترولس مس و کسر حفره
1-3 محاسبه کسر حفره از تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح مقطع ........................................... 43
2-3 تعیین مقادیر آستانه ای بهینه برای مقیاس خاکستری و نویز ................................................... 45
3-3 حفره ها .............................................................................................................. 49
4-3 نتیجه گیری .......................................................................................................... 59
5-3 کتابنامه................................................................................................................ 59
فصل چهارم) ساختار کریستالی و تنش باقی مانده سطحی رسوب الکترولس مس
1-4 الگوهای اسکن نرمال اشعه ایکس و ساختار کریستالی رسوب ها ............................................. 61
2-4 الگوهای اسکن مایل و تنش باقی مانده سطحی مس الکترولس ................................................. 69
3-4 خطای محاسبه موقعیت و شدت نسبی پیک ها ................................................................... 70
4-4 خطای رگرسیون خطی برای آنالیز تنش باقی مانده سطحی .................................................... 72
5-4 نتیجه گیری .......................................................................................................... 73
فصل پنجم) مدل اتمی ساختار هرم الماسی در رسوب الکترولس مس
1-5 واحد ساختار هرم الماسی در شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار................................................. 75
2-5 مدل اتمی چند لایه .................................................................................................. 78
3-5 دوقلویی در مدل هرم الماسی ...................................................................................... 80
4-5 نقش تنش سطحی در شکل گیری دوقلویی در ساختار الماسی ................................................. 87
1-4-5 تنش سطحی در صفحات {111} و {100} ................................................................... 87
2-4-5 محاسبه جهت نرمال لبه ها ..................................................................................... 88
3-4-5 نیروی خارجی ناشی ار تنش سطحی در نوک هرم الماسی ................................................. 89
4-4-5 نیروهای ناشی از تنش سطحی در لبه های کناری هرم الماسی ............................................ 91
5-5 نتیجه گیری ......................................................................................................... 94
6-5 کتابنامه .............................................................................................................. 95
فصل ششم) شبیه سازی (MD) برای ساختار هرم الماسی رسوب الکترولس مس
1-6 راه اندازی فرآیند شبیه سازی .................................................................................... 97
1-1-6 به آرامش رسیدن ساختار هرم الماسی ....................................................................... 98
2-1-6 تاثیر دما بر حفرات و شکل گیری و رشد هرم ............................................................. 99
3-1-6 تابع توزیع شعاعی و محاسبه آن از طریق XRD ......................................................... 100
2-6 آماده سازی مدل ها برای محاسبات دینامیک مولکولی ...................................................... 101
3-6 تاثیر تنش سطحی بر شکل ساختار هرم الماسی ............................................................. 106
4-6 آرامش ساختار هرم الماسی با اندازه های متفاوت ........................................................... 108
5-6 تاثیر دما بر ایجاد آرامش در ساختار هرم الماسی ........................................................... 109
6-6 تاثیر دما بر شکل گیری حفرات در رسوب الکترولس ..................................................... 112
7-6 شکل گیری و رشد ساختار هرم الماسی در رسوب ......................................................... 115
8-6 تابع نوزیع شعاعی RDF)) و تبدیل فوریه XRD ............................................................ 119
9-6 نتیجه گیری .................................................................................................... 121
فصل هفتم) استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس به بورد اپوکسی
1-7 آزمون چسبندگی ............................................................................................... 123
2-7 پردازش تصویری برای محاسبه پارامتر کسر پول آف چسبندگی ........................................ 126
3-7 سطح شکست .................................................................................................. 128
4-7 پردازش تصویری و پارامتر کسر پول آف آزمون چسبندگی ............................................. 130
5-7 استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس .................................................................. 131
6-7 دو مد شکست برای نمونه ای با جدایش جزیی ............................................................ 133
7-7 نتیجه گیری .................................................................................................... 136
فصل هشتم) مقاومت ویژه الکتریکی رسوب الکترولس مس
1-8 روش پراب چهار نقطهای برای آنالیز مقاومت الکتریکی ................................................ 137
2-8 محاسبه ضخامت رسوب با روش وزن .................................................................... 141
1-2-8 روش افزایش وزن ........................................................................................ 141
2-2-8 روش محاسبه فاکتور و تصحیح طولی برای زیر لایه FR4 .......................................... 141
3-2-8 خطای فاکتور تصحیح طولی ............................................................................. 144
4-2-8 محاسبه ضخامت و مقاومت ورقه ای .................................................................... 145
3-8 خطای محاسبه طول دیجیتالی یک منحنی .................................................................. 146
4-8 منحنی مقطع عرضی سطحی و فاکتورهای تصحیح FR4 ................................................ 149
5-8 نرخ آبکاری رسوب الکترولس مس در محلولهای مختلف ............................................... 151
6-8 مقاومت ورقه ای و مقاومت ویژه رسوب الکترولس مس ................................................ 152
7-8 نتیجه گیری .................................................................................................. 158
8-8 کتابنامه ........................................................................................................ 159
فصل نهم) کاربرد رسوب های الکترولس مس
1-9 صنایع بورد مدار چاپی (PCB) ............................................................................ 161
2-9 خواص رسوب الکترولس مس و ارزیابی آن ............................................................. 163
3-9 شبیه سازی بر اساس نفوذ .................................................................................. 164
4-9 کتابنامه .................................................................................................... 165
(بخش دوم : رسوبات نیکل – فسفر)
فصل دهم) پدیده تبلور در رسوب های نیکل – فسفر با مقدار فسفر بالا
1-10 مقدمه ................................................................................................... 169
2-10 تاثیر مقدار فسفر ....................................................................................... 173
3-10 تاثیر فرآیند حرارت دهی و درجه استحاله فازی ................................................... 180
4-10 روند آنالیز داده های XRD ........................................................................... 185
5-10 اندازه دانه و میکرو کرنش در آبکاری ............................................................. 187
6-10 آنالیز SEM و میکروپراب الکترونی ............................................................... 189
7-10 تحول ریزساختاری رسوب نیکل – فسفر با عملیات حرارتی .................................... 191
1-7-10 پوشش 16 درصد وزنی فسفر .................................................................... 191
2-7-10 پوشش 12 درصد وزنی فسفر .................................................................... 194
8-10 نتیجه گیری ............................................................................................ 197
9-10 کتابنامه ................................................................................................. 199
فصل یازدهم) تبلور در رسوب نیکل – فسفر با مقدار فسفر کم و متوسط
1-11 مطالعات کالیمتری و پیک اصلی گرمازا
2-11 آنالیز پراس پرتو ایکس
1-2-11 ریزساختار در شرایط رسوب داده شده
2-2-11 تغییرات ریزساختاری در اثر فرآیندهای حرارتی پیوسته
3-2-11 جداسازی پیک، اندازه دانه و میکروکرنش و Ni-5P حرارت دیده در نرخ های متفاوت
3-11 درجه استحاله فازی
4-11 پیک اصلی گرمازا
5-11 نتیجه گیری
6-11 کتابنامه
فصل دوازدهم) مدل سازی ترموینامیکی و سینیتیکی فرآیند تبلور رسوب نیکل- فسفر
1-12 مقدمه
2-12 آنالیز ترمودینامیکی فرآیند تبلور در جامدات آمورف
3-12 کابرد تئوری جانسون – مهل - آورامی در تبلور هم دما
4-12 آلیاژ نیکل – فسفر الکترولس و کونچ شده از حالت مذاب
1-4-12 آلیاژ الکترولس
2-4-12 آلیاژ یوتکتیک سریع سرئد شده از حالت مذاب و Ni82P18
5-12 آلیاژ Fe40Ni40P14B16 سریع سرد شده از حالت مذاب
6-12 مدل سازی سینتیکی JMA در تبلور غیر هم دما
7-12 تعیین درجه استحاله
8-12 مدل سازی سینتیک تبلور
9-12 مقایسه میان داده های شبیه سازی و دانشگاهی
10-12 نتیجه گیری
11-12 کتابنامه
فصل سیزدهم) مدل سازی دماهای تبلور رسوب نیکل – فسفر با شبکه عصبی مصنوعی
1-13 مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی
1-1-13 اصول اولیه و تشریح مدل
2-1-13 شبکه های عصبی مصنوعی پیش نگر چند لایه
3-1-13 توابع انتقالی ANN، الگوریتم آموزش و تنظیم بیزین
4-1-13 جمع آوری داده ها و آنالیز
5-1-13 اموزش و آزمایش شبکه های عصبی
6-1-13 برنامه نویسی Matlab این شبکه برای دمای پیک تبلور (TP)
2-13 عملکرد شبکه های عصبی
3-13 مقایسه میان داده ای محاسبه شده و آزمایشگاهی
4-13 برنامه نویسی Matlab برای شبیه سازی دماهای پیک برحسب نرخ حرارت دهی
5-13 پیش بینی با استفاده از مدل
6-13 کاربرد این مدل
7-13 نتیجه گیری
8-13 کتابنامه
فصل چهاردهم) تغییرات سختی با فرآیند عملیات حرارتی در رسوب نیکل – فسفر
1-14 مفهوم استحکام سینتیکی
2-14 عملیات حرارتی و ساختار فازی
3-14 سختی سطحی ویکرز
4-14 سختی ویکرز سطح مقطع
5-14 سختی نوپ در عمق سطح مقطع
6-14 سینتیک تاثیرات افزایش سختی
7-14 ریزساختار و سختی پوشش های آلیاژِی شامل قلع و تنگستن
8-14 نتیجه گیری
9-14 کتابنامه
فصل پانزدهم) کاربرد آبکاری الکترولس نیکل – فسفر
1-15 مقایسه با سایر رسوب های متداول مهندسی
2-15 مزایای رسوب الکترولس نیکل – فسفر
3-15 بهبود خواص از طریق عملیات حرارتی
4-15 بوش سیلندر آلومینیومی با پوشش الکترولس Ni-P-SiC
5-15 روند توسعه و چشم انداز
6-15 نتیجه گیری
7-15 کتابنامه
کتاب الکترولس مس و نیکل فسفر و شبیه سازی
معرفی کتاب نیکل الکترولس
ناشر جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان – مرکز انتشارات
نشانی: اصفهان- دانشگاه صنعتی اصفهان- جهاد دانشگاهی- مرکز انتشارات
شماره تماس: 031.33912711 دورنگار: 031.33912541
نشانی الکترونیکی: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
درگاه: www.jdiut.ir
فهرست مطالب
فصل اول) مقدمه ای بر رسوب گذاری الکترولس مس و نیکل – فسفر
1-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ .....1
2-1 رسوب الکترولس نیکل- فسفر ....................................................................................... 2
3-1 نحوه انجام آبکاری در آزمایشگاه ............................................................................ .. ..... 3
1-3-1 الکترولس مس ................................................................................................... .. 3
2-3-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر .................................................................................. 11
4-1 اهداف پژوهش ........................................................................................................ 12
1-4-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ 12
2-4-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................................. 12
5-1 ساختار این کتاب ..................................................................................................... 14
1-5-1 بخش اول ) رسوب الکترولس مس .............................................................................. 14
2-5-1 بخش دوم ) رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................... 15
6-1 کتابنامه ................................................................................................................ 16
( بخش اول: رسوب الکترولس مس )
فصل دوم) ارزیابی مورفولوژی سطحی رسوب الکترولس مس
1-2 مقدمه و مورفولوژی سطحی زیرلایه ............................................................................. 17
2-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید دمای بالا ................................................................... 18
3-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک دمای بالا .......................................................... 21
4-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید غلظت زیاد / دمای کم .................................................... 25
5-2 رسوب حاصل از محلول فرم آدهید غلظت کم / دمای کم ....................................................... 27
6-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت زیاد / دمای کم ........................................... 30
7-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت کم / دمای کم ............................................. 32
8-2 رسوب الکترولس و الکتریکی مس ............................................................................... 34
9-2 نتیجه گیری .......................................................................................................... 40
فصل سوم) سطح مقطع رسوب الکترولس مس و کسر حفره
1-3 محاسبه کسر حفره از تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح مقطع ........................................... 43
2-3 تعیین مقادیر آستانه ای بهینه برای مقیاس خاکستری و نویز ................................................... 45
3-3 حفره ها .............................................................................................................. 49
4-3 نتیجه گیری .......................................................................................................... 59
5-3 کتابنامه................................................................................................................ 59
فصل چهارم) ساختار کریستالی و تنش باقی مانده سطحی رسوب الکترولس مس
1-4 الگوهای اسکن نرمال اشعه ایکس و ساختار کریستالی رسوب ها ............................................. 61
2-4 الگوهای اسکن مایل و تنش باقی مانده سطحی مس الکترولس ................................................. 69
3-4 خطای محاسبه موقعیت و شدت نسبی پیک ها ................................................................... 70
4-4 خطای رگرسیون خطی برای آنالیز تنش باقی مانده سطحی .................................................... 72
5-4 نتیجه گیری .......................................................................................................... 73
فصل پنجم) مدل اتمی ساختار هرم الماسی در رسوب الکترولس مس
1-5 واحد ساختار هرم الماسی در شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار................................................. 75
2-5 مدل اتمی چند لایه .................................................................................................. 78
3-5 دوقلویی در مدل هرم الماسی ...................................................................................... 80
4-5 نقش تنش سطحی در شکل گیری دوقلویی در ساختار الماسی ................................................. 87
1-4-5 تنش سطحی در صفحات {111} و {100} ................................................................... 87
2-4-5 محاسبه جهت نرمال لبه ها ..................................................................................... 88
3-4-5 نیروی خارجی ناشی ار تنش سطحی در نوک هرم الماسی ................................................. 89
4-4-5 نیروهای ناشی از تنش سطحی در لبه های کناری هرم الماسی ............................................ 91
5-5 نتیجه گیری ......................................................................................................... 94
6-5 کتابنامه .............................................................................................................. 95
فصل ششم) شبیه سازی (MD) برای ساختار هرم الماسی رسوب الکترولس مس
1-6 راه اندازی فرآیند شبیه سازی .................................................................................... 97
1-1-6 به آرامش رسیدن ساختار هرم الماسی ....................................................................... 98
2-1-6 تاثیر دما بر حفرات و شکل گیری و رشد هرم ............................................................. 99
3-1-6 تابع توزیع شعاعی و محاسبه آن از طریق XRD ......................................................... 100
2-6 آماده سازی مدل ها برای محاسبات دینامیک مولکولی ...................................................... 101
3-6 تاثیر تنش سطحی بر شکل ساختار هرم الماسی ............................................................. 106
4-6 آرامش ساختار هرم الماسی با اندازه های متفاوت ........................................................... 108
5-6 تاثیر دما بر ایجاد آرامش در ساختار هرم الماسی ........................................................... 109
6-6 تاثیر دما بر شکل گیری حفرات در رسوب الکترولس ..................................................... 112
7-6 شکل گیری و رشد ساختار هرم الماسی در رسوب ......................................................... 115
8-6 تابع نوزیع شعاعی RDF)) و تبدیل فوریه XRD ............................................................ 119
9-6 نتیجه گیری .................................................................................................... 121
فصل هفتم) استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس به بورد اپوکسی
1-7 آزمون چسبندگی ............................................................................................... 123
2-7 پردازش تصویری برای محاسبه پارامتر کسر پول آف چسبندگی ........................................ 126
3-7 سطح شکست .................................................................................................. 128
4-7 پردازش تصویری و پارامتر کسر پول آف آزمون چسبندگی ............................................. 130
5-7 استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس .................................................................. 131
6-7 دو مد شکست برای نمونه ای با جدایش جزیی ............................................................ 133
7-7 نتیجه گیری .................................................................................................... 136
فصل هشتم) مقاومت ویژه الکتریکی رسوب الکترولس مس
1-8 روش پراب چهار نقطهای برای آنالیز مقاومت الکتریکی ................................................ 137
2-8 محاسبه ضخامت رسوب با روش وزن .................................................................... 141
1-2-8 روش افزایش وزن ........................................................................................ 141
2-2-8 روش محاسبه فاکتور و تصحیح طولی برای زیر لایه FR4 .......................................... 141
3-2-8 خطای فاکتور تصحیح طولی ............................................................................. 144
4-2-8 محاسبه ضخامت و مقاومت ورقه ای .................................................................... 145
3-8 خطای محاسبه طول دیجیتالی یک منحنی .................................................................. 146
4-8 منحنی مقطع عرضی سطحی و فاکتورهای تصحیح FR4 ................................................ 149
5-8 نرخ آبکاری رسوب الکترولس مس در محلولهای مختلف ............................................... 151
6-8 مقاومت ورقه ای و مقاومت ویژه رسوب الکترولس مس ................................................ 152
7-8 نتیجه گیری .................................................................................................. 158
8-8 کتابنامه ........................................................................................................ 159
فصل نهم) کاربرد رسوب های الکترولس مس
1-9 صنایع بورد مدار چاپی (PCB) ............................................................................ 161
2-9 خواص رسوب الکترولس مس و ارزیابی آن ............................................................. 163
3-9 شبیه سازی بر اساس نفوذ .................................................................................. 164
4-9 کتابنامه .................................................................................................... 165
(بخش دوم : رسوبات نیکل – فسفر)
فصل دهم) پدیده تبلور در رسوب های نیکل – فسفر با مقدار فسفر بالا
1-10 مقدمه ................................................................................................... 169
2-10 تاثیر مقدار فسفر ....................................................................................... 173
3-10 تاثیر فرآیند حرارت دهی و درجه استحاله فازی ................................................... 180
4-10 روند آنالیز داده های XRD ........................................................................... 185
5-10 اندازه دانه و میکرو کرنش در آبکاری ............................................................. 187
6-10 آنالیز SEM و میکروپراب الکترونی ............................................................... 189
7-10 تحول ریزساختاری رسوب نیکل – فسفر با عملیات حرارتی .................................... 191
1-7-10 پوشش 16 درصد وزنی فسفر .................................................................... 191
2-7-10 پوشش 12 درصد وزنی فسفر .................................................................... 194
8-10 نتیجه گیری ............................................................................................ 197
9-10 کتابنامه ................................................................................................. 199
فصل یازدهم) تبلور در رسوب نیکل – فسفر با مقدار فسفر کم و متوسط
1-11 مطالعات کالیمتری و پیک اصلی گرمازا
2-11 آنالیز پراس پرتو ایکس
1-2-11 ریزساختار در شرایط رسوب داده شده
2-2-11 تغییرات ریزساختاری در اثر فرآیندهای حرارتی پیوسته
3-2-11 جداسازی پیک، اندازه دانه و میکروکرنش و Ni-5P حرارت دیده در نرخ های متفاوت
3-11 درجه استحاله فازی
4-11 پیک اصلی گرمازا
5-11 نتیجه گیری
6-11 کتابنامه
فصل دوازدهم) مدل سازی ترموینامیکی و سینیتیکی فرآیند تبلور رسوب نیکل- فسفر
1-12 مقدمه
2-12 آنالیز ترمودینامیکی فرآیند تبلور در جامدات آمورف
3-12 کابرد تئوری جانسون – مهل - آورامی در تبلور هم دما
4-12 آلیاژ نیکل – فسفر الکترولس و کونچ شده از حالت مذاب
1-4-12 آلیاژ الکترولس
2-4-12 آلیاژ یوتکتیک سریع سرئد شده از حالت مذاب و Ni82P18
5-12 آلیاژ Fe40Ni40P14B16 سریع سرد شده از حالت مذاب
6-12 مدل سازی سینتیکی JMA در تبلور غیر هم دما
7-12 تعیین درجه استحاله
8-12 مدل سازی سینتیک تبلور
9-12 مقایسه میان داده های شبیه سازی و دانشگاهی
10-12 نتیجه گیری
11-12 کتابنامه
فصل سیزدهم) مدل سازی دماهای تبلور رسوب نیکل – فسفر با شبکه عصبی مصنوعی
1-13 مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی
1-1-13 اصول اولیه و تشریح مدل
2-1-13 شبکه های عصبی مصنوعی پیش نگر چند لایه
3-1-13 توابع انتقالی ANN، الگوریتم آموزش و تنظیم بیزین
4-1-13 جمع آوری داده ها و آنالیز
5-1-13 اموزش و آزمایش شبکه های عصبی
6-1-13 برنامه نویسی Matlab این شبکه برای دمای پیک تبلور (TP)
2-13 عملکرد شبکه های عصبی
3-13 مقایسه میان داده ای محاسبه شده و آزمایشگاهی
4-13 برنامه نویسی Matlab برای شبیه سازی دماهای پیک برحسب نرخ حرارت دهی
5-13 پیش بینی با استفاده از مدل
6-13 کاربرد این مدل
7-13 نتیجه گیری
8-13 کتابنامه
فصل چهاردهم) تغییرات سختی با فرآیند عملیات حرارتی در رسوب نیکل – فسفر
1-14 مفهوم استحکام سینتیکی
2-14 عملیات حرارتی و ساختار فازی
3-14 سختی سطحی ویکرز
4-14 سختی ویکرز سطح مقطع
5-14 سختی نوپ در عمق سطح مقطع
6-14 سینتیک تاثیرات افزایش سختی
7-14 ریزساختار و سختی پوشش های آلیاژِی شامل قلع و تنگستن
8-14 نتیجه گیری
9-14 کتابنامه
فصل پانزدهم) کاربرد آبکاری الکترولس نیکل – فسفر
1-15 مقایسه با سایر رسوب های متداول مهندسی
2-15 مزایای رسوب الکترولس نیکل – فسفر
3-15 بهبود خواص از طریق عملیات حرارتی
4-15 بوش سیلندر آلومینیومی با پوشش الکترولس Ni-P-SiC
5-15 روند توسعه و چشم انداز
6-15 نتیجه گیری
7-15 کتابنامه
معرفی پوشش آلیاژی نیکل-روی-فسفر الکترولس
معرفی پوشش آلیاژی نیکل-روی-فسفر الکترولس
Introduction of electroless deposition for nickel –zinc–phosphorous alloys
|
با توجه به مقاومت در برابر خوردگی بالا، کادمیوم به طور گسترده به عنوان یک لایه محافظ ضد خوردگی برای اجزای فولاد مورد استفاده در صنایع و تجهیزات مربوط به تولید انرژی، حمل و نقل، تولید تجهیزات شیمیایی، سازه های فلزی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، به دلیل سمی بودن فلز کادمیوم و نمک های مربوطه آن و همچنین آزاد شدن مقدار زیادی هیدروژن طی فرایند آبکاری کادمیوم که باعث ایجاد آسیب های ناشی از شکنندگی اسید می شود (تردی هیدروژنی)، استفاده از این فلز چندان مناسب نیست. برای محافظت در برابر خوردگی پایه های فولادی، پوششهای آلیاژی Zn-Ni را می توان به عنوان جایگزین مناسب برای پوشش Cd در نظر گرفت. |
Due to high corrosion resistance, cadmium is used extensively as an anticorrosive protection layer for steel components used in energetics, transportation, chemical equipment production, metallic constructions, and so forth. However, cadmium plating presents major inconvenients due to metal toxicity and used salts as well as simultaneous discharge of hydrogen ions during the cadmiation process, making cadmiated parts susceptible of acid brittleness [1]. Zn–Ni alloys are considered as possible replacement for Cd coatings for corrosion protection of steel substrates[2]. |
|
تکنولوژی فعلی برای پوشش Zn-Ni شامل پوشش های قلیایی و اسیدی می باشد. ویژگی های پوشش آلیاژی Zn-Ni در مقایسه با روی معمولی، دارای مزایایی از قبیل مقاومت در برابر خوردگی و داشتن رسوبات (پوشش) سخت تری است. همچنین، حضور نیکل، عامل مقاوم به خوردگی خوبی برای پوشش می شود. با این وجود، آبکاری این چنین آلیاژهایی عموما به روش ترسیب دوتایی کم است و نتیجتا باعث افزایش مقدار Zn در رسوب نهایی می شود. با توجه به مقدار بالای روی در پوشش، این آلیاژها الکترونگاتیوتر از کادمیم هستند و از اینرو در هر محیط خورندهای سریعا حل می شوند. ترکیب نیکل معمولی در آلیاژ Zn-Ni 10-15٪ است و هرگونه افزایش بیشتر در ترکیب نیکل بر اساس استفاده از نسبت Ni / Zn بالاتر از حد پیش بینی در حمام است. تلاش برای کاهش ناهماهنگی در مورد آلیاژهای Zn-Ni، تلاشهایی از قبیل وارد کردن گونه های بی اثر در حمام و یا ایجاد آلیاژهای سه تایی انجام شده است. ژو و کییف اثر افزودن قلع را بر روی رسوب غیرمستقیم آلیاژ Zn-Ni بررسی کرده اند. نسبت نیکل با اضافه کردن مقدار کمی قلع از 6 تا 8 درصد افزایش یافته است. با این حال، مشاهده شده است که افزایش مقدار کمی نیکل در آلیاژ ویژگی های سد شوندگی Zn-Ni را بهبود نمی بخشد. |
The current technology available for Zn–Ni plating includes both alkaline and acid plating. Deposit characteristics of Zn–Ni as compared to the conventional zinc include benefits of extended corrosion resistance and significantly harder deposits. Also, the presence of nickel imparts a good barrier resistance to the coating. However, the electrodeposition of such alloys is anomalous in nature, with the co-deposition resulting in a higher amount of Zn in the final deposit. Due to the high zinc content in the deposit, these alloys are more electronegative than cadmium and hence dissolve rapidly in any corrosive environments. Typical nickel composition in the Zn–Ni alloy is 10–15%,and any further increase in nickel composition is based on using a higher-than-predicted Ni/Zn ratio in the bat. Attempts were made to decrease the anomaly in case of Zn–Ni alloys by either introducing inert species in the bath or by developing a ternary alloy. Zhou[] and Keefe []have studied the effect of tin additions on the anomalous deposition of Zn–Ni alloy. The nickel ratio increased from 6 to 8% with the addition of small amounts of tin. However, the observed small increase of Ni content in the alloy did not improve the Zn–Ni barrier properties[2]. |
|
در حال حاضر تقاضای مصرف کنندگان برای تولید پوشش های آلیاژیی سه تایی رو به افزایش است. برای این منظور با کمک عوامل کاهنده ای همچون هیپوفسفیت ها، بور، هیدرازین یا فرمالدهید، ممکن است به طور همزمان فلزات مختلف را در سیستم های سه گانه نوع Ni-Me-P یا Ni-Me-B، را کاهش داد (Me یک فلز دیگر علاوه بر Ni را نشان می دهد). با این وجود، برای تولید موفق فیلم های آلیاژی سه تایی، محدودیت هایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، در ابتدا نیکل باید قادر به ترسیب کاتالیستی باشد. در مرحله دوم، کاهش فلز دوم که در آلیاژ شرکت دارد، باید به خواص کاتالیزوری آن در ارتباط با فرایند کاهش وابسته باشد. تعدادی از فلزات را می توان به پوشش های آلیاژی اضافه کرد، به شرطی که آنها به راحتی قادر به کاهش یافتن باشند و حتی اگر خواص کاتالیزوری مربوط به فرایند کاهش را ندارند در مقابل کاتالیست های سمی هم نباشند (باعث مسمومیت کاتالیست نشوند). در مواردی که احیای فلز دشوار است، غلظت آن در آلیاژ نمیتواند به مقادیر بالا برسد (به عنوان مثالNi-Cr-P ). فلزاتی که سمهای کاتالیستی هستند و بطور فعال سرعت احیای نیکل را به طور فعال کاهش می دهند می توانند تا حدی که مانع قطع شدن رسوب دهی نشوند (غیر فعال شدن فعال) به وان اضافه شوند (بعنوان مثال Ni-Sn-P). |
There is at present an increased demand for the production of coatings of ternary alloys. With the help of hypophosphites, boron reducting agents, hydrazine, or formaldehyde, it is possible to achieve the simultaneous reduction of different metals in ternary systems of the type Ni-Me-P or Ni-Me-B, where Me represents another metal. There are limitations, however, to the successful production of ternary alloy films. Thus, for instance, in the first place nickel must be capable of being catalytically deposited. In the second place the reduction of the second metal which participates in the alloy must be dependent on its catalytic properties in relation to the reduction process. Quite a number of metals can be incorporated into alloy coatings provided they can easily be reduced and are not catalyst poisons, even if they do not possess the relevant catalytic properties in relation to the reduction process. In cases where the metal is difficult to reduce, its concentration in the alloy cannot reach high values (e.g., Ni-Cr-P) (1). Metals which are catalyst poisons and which actively slow down the reduction of Ni can be incorporated to an extent that will not interrupt the deposition (e.g., Ni-Sn-P) [3]. |
|
آبکاری آلیاژهای Ni ± Zn در طی دهه گذشته برای بسیاری از کاربردها مانند حفاظت از خوردگی فولاد در وسایل نقلیه بسیار مورد توجه بوده است. اخیرا نشان داده شده است که افزودن فسفر، بعنوان یک عنصر غیر فلزی در این آلیاژها می تواند ریزساختار آنها را در طول فرایند آبکاری تغییر دهد و مقاومت به خوردگی آنها را بهبود بخشد. با این حال، مطالعه الکتروشیمیایی آلیاژهای Ni ± Zn ± P تاکنون کامل نشده است. در سایر تحقیقات [8، 9] به ترسیب این آلیاژها با هیپوفسفیت به عنوان کاتالیزور و منبع فسفر در رسوب توجه شده است، زیرا فرایند الکترولس از طریق غوطه وری ساده قطعه در محلول وان آبکاری می تواند منجر به ایجاد یک لایه پوشش یکنواخت شود. این آلیاژها به عنوان پوشش محافظ مربوط به صنعت خودرو هستند. |
Electrodeposition of Ni±Zn alloys has attracted much interest over the past decade for many applications such as the corrosion protection of steel in vehicles. Recently, it was shown that the inclusion of phosphorus, a nonmetallic element, in these alloys can modify their microstructure during electrodeposition and improve their corrosion resistance. However, the electrochemical study of Ni±Zn±P alloys has still not been completely developed. Other investigations have been devoted to the electroless deposition of these alloys with hypophosphite as reducer and as source of phosphorus in the deposit, because it can be applied as a uniform layer by simple immersion in the plating solution. These alloys are of relevance to the automobile industry as protective coatings [4] . |
|
این مهمترین دلیلی است که چرا در دهه های اخیر مطالعات گسترده ای جهت آبکاری آلیاژی نیکل با غلظت بالا(70-90٪) و روی با غلظت (25-25٪) انجام شده است. در این غلظت های عنصری، اگر چه فیلم نازک پوشیده شده دارای خواص ضد خوردگی عالی است، اما نمی توان از آن به عنوان یک پوشش فدا شونده برای قطعات فولادی استفاده کرد. |
These are the main reasons why, in the last decades, intense studies develops normally, obtaining high concentrations of 70–90% nickel and zinc concentrations of 10–25% in the cathodic deposit. At these elemental concentrations, although the deposited thin film exhibits excellent anticorrosive properties, it cannot be used as a sacrificial coating for steel parts[1]. |
|
فیلم نازک Zn-Ni-P، حاصل از فرایند الکترولس به عنوان یک فیلم محافظ بر روی یک لایه فداشونده Zn گالوانیزه یا یا نیکل-روی در یک پوشش محافظ چند جزئی بر روی فولاد استفاده می شود. مزیت این فیلم محافظ، کاهش پتانسیل الکتروشیمیایی با فولاد زیر لایه (فولاد بعنوان بستر یا فلز پایه) خواهد بود. |
Electroless-deposited thin Zn–Ni–P film has been used as a barrier film on a galvanic Zn or Ni–Zn sacrificial layer in a multicomponent corrosion protective coatings on steel. The advantage of this barrier film would be a reduced electrochemical potential difference with the underlying steel [5]. |
|
مراجع 1- Constantin, I. (2014). Microstructural Characterization and Corrosion Behavior of Electroless Ni-Zn-P Thin Films. Journal of Metallurgy, 2014. 2- Veeraraghavan, B., Kim, H., & Popov, B. (2004). Optimization of electroless Ni–Zn–P deposition process: experimental study and mathematical modeling. Electrochimica acta, 49(19), 3143-3154. 3- Schlesinger, M., Meng, X., & Snyder, D. D. (1990). Electroless Ni-Zn-P films. J. Electrochem. Soc, 137(6), 1858-1859. 4- Bouanani, M., Cherkaoui, F., Cherkaoui, M., Belcadi, S., Fratesi, R., & Roventi, G. (1999). Ni–Zn–P alloy deposition from sulfate bath: inhibitory effect of zinc. Journal of applied electrochemistry, 29(10), 1171-1176. 5- Abdel Hamid, Z., Ghanem, W. A., & Abo El Enin, S. A. (2005). Process aspects of electroless deposition for nickel–zinc–phosphorous alloys. Surface and interface analysis, 37(10), 792-796. |
|
|
تهیه شده در واحد پژوهش و گسترش جلاپردازان پرشیا (JP) فروردین 96 |
Prepared by research and development unit of jalapardazan (JP) April 2018 |
برای مطالعه مقالات بیشتر از این شرکت به سایت این شرکت مراجعه نمایید
محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت
در مورد نیکل الکترولس چه می دانید؟
در مورد فرایندهای رسوب الکترولس که در آن از هیچ منبع جریان خارجی استفاده نمی شود، الکترون های مورد نیاز برای خروج یون های فلزی توسط یک واکنش شیمیایی در محلول ایجاد می شود. الکترون های مورد نیاز برای احیای یون های فلزی با استفاده از عوامل احیا کننده Rn+که Z الکترون را آزاد می کنند و خود دارای بار Rn+zمی شوند تامین می شود. واکنش های مربوط به صورت زیر است:
Rn+ → Rn+z + Ze-
Mz+ + Ze- → M
برخی فرایندها خصوصا فرایندهایی که شامل مس یا نیکل هستند به دلیل اینکه می توانند پوشش های فلزی خاصی را رسوب دهند که
به طریق آبکاری الکتریکی غیرممکن است، اهمیت عمده ای پیدا کرده اند. پوشش های فوق دارای خواص فیزیکی و شیمیایی عالی هستند که مناسب کاربردهای عملی می باشند. به طور کلی علاوه بر کاربردهایی که بر اساس مقاومت به خوردگی و سایش خوب ایجاد شده اند، استفاده از پوشش ها برای تماس های الکتریکی نیز امکان بیشتری می یابد.
به طور کلی همه روش های بکار رفته برای رسوب الکترولس نیکل از محلول های آبی می توانند به بخش های زیر طبقه بندی شوند:
- عامل احیا کننده
- pH حمام
-دمای رسوب
برخلاف بیشتر حمام های رسوب الکتریکی، تمامی حمام های الکترولسی شامل مشخصه های خاصی هستند که می توانند بصورت زیر خلاصه شوند:
1- حمام شامل یون های نیکل و عوامل احیا کننده در تعادل نیمه پایدار است.
2- ظرفیت نیکل این حمام ها بسیار پایین 2 تا 8 g/L است.
3- سرعت رسوب معمولا در حدود 10 تا 25 µm/hr است که نسبتا پایین می باشد.
4- غیر از ترکیب حمام سرعت رسوب به دما، pH و تا حدی به عمر حمام بستگی دارد. مقاوم کننده ها، کمپلکس کننده ها، تسریع کننده ها و تثبیت کننده ها نیز جهت اطمینان از سرعت رسوب بهینه و پایداری حمام به فرمولاسیون تجاری آن اضافه می شوند.
5- رسوب فلز به وسیله یک کاتالیزور که در انتهای واکنش برداشته می شود، آغاز می گردد.
6- سطحی که باید پوشش داده شود، خود به عنوان یک کاتالیزور عمل خواهد کرد.
7- احیای نیکل همراه با آزاد شدن هیدروژن می باشد. نسبت مولی نیکل رسوب یافته به هیدروژن رها شده در محدوده 76/1:1 تا 93/1:1 قرار دارد.
8- پوشش های تشکیل شده از طریق رسوب الکترولسی به طور طبیعی فلز نیستند بلکه شامل فسفر یا بور هستند که از عامل احیا کننده مشتق شده اند و مقادیرشان به شرایط رسوب بستگی دارد.
9- مواد شیمیایی مصرفی در واکنش باید یا به صورت مداوم و یا در فواصل زمانی معین که غلظتشان به پایین تر از حد مجاز برسد، دوباره اضافه شوند.
حمام های هیپوفسفیت اسیدی مزایای بیشتری نسبت به حمام های آمونیاکی قلیایی دارند که شامل سرعت رسوب بالاتر، پایداری بیشتر، کنترل ساده تر حمام و ایجاد رسوبات نیکل- فسفر با خواص بهتر می باشند.
pH : 6/4- 5
دما : 85- 95 درجه سانتی گراد
سرعت رسوب : 10- 30 µm/hr
رفتار یون های نیکل در محلول قلیایی مشابه رفتار آن ها در محیط اسیدی می باشد، طوری که همراه با آزادسازی هیدروژن و اکسیداسیون هیپوفسفیت به فسفیت است. سرعت های رسوب در محلول های قلیایی تا حدی آهسته تر است و رسوبات تشکیل شده دارای تخلخل بیشتر، مقاومت به خوردگی کم ولی براق تر هستند.
نه تنها سرعت رسوب بلکه ظرفیت فسفر رسوب و به طور کلی سایر خصوصیات پوششی شدیدا به pH حمام و دمای کاری آن وابسته اند و این دو پارامتر از اهمیت بیشتری نسبت به فرایندهای آبکاری الکتریکی برخوردارند.
راه اندازی حمام نیکل الکترولس :
یک حمام الکترولسی نیکل معمولا برپایه یک یا دو محلول است. این محلول با آب یون زدایی شده مخلوط می شود تا به رقت مناسب برسد. دمای حمام به مقدار صحیحی افزایش می یابد و pH آن نیز با مقدار مناسبی از اسیدسولفوریک، سود و یا آمونیاک تنظیم می شود و سپس آماده برای استفاده می گردد.
یک حمام الکترولس نیکل خوب می تواند پوشش های رسوبی با کیفیت یکنواختی در محدوده وسیعی از pH و دما و غلظت نمک های نیکل ایجاد کند بدون این که نیازی به کنترل اتوماتیک فرایند باشد. تغذیه مجدد مواد مصرف شده در یک حمام الکترولسی نیکل معمولا با استفاده از دو یا سه محلول انجام می گیرد. یکی از آن ها شامل نمک های نیکل و دیگر عوامل احیا کننده و یون های هیدروکسیل می باشد. محلول سوم نیز شامل تثبیت کننده ها است.
تاثیر دما
دما یکی از مهمترین پارامترهایی است که موثر بر سرعت رسوب گذاری می باشد. بیشتر واکنش های اکسیداسیون و احیا در فرایند، نیاز به انرژی به شکل حرارت دارند و این در مورد تمام انواع حمام ها و تمام مقادیر pH صادق است. تقریبا همه حمام های هیپوفسفیت اسیدی بین دمای 85 تا 95 درجه سانتی گراد کار می کنند و سرعت رسوب در تمامی موارد با افزایش دما، افزایش می یابد. درصد فسفر رسوبات حاصل از حمام های اسیدی تحت شرایط ثابت، با افزایش دما کاهش می یابد. به همین دلیل کنترل صحیح دمای حمام های الکترولسی نیکل ضروری است. وقتی که تلاطم و همزنش شدیدی در حمام به کار رود، دما در تمامی نقاط آن یکنواخت خواهد بود که خصوصا در تنظیم الکترولیت با گرمکن های حمام انجام می گیرد. گرم شدن موضعی بیش از حد می تواند خطرناک باشد و به هر قیمت ممکن باید از آن اجتناب شود.
تاثیر pH
غلظت یون H+با احیا شدن یون های نیکل به فرم فلزی آن، افزایش می یابد و نتیجتا pH محلول با ادامه فرایند رسوب الکترولسی افت خواهد کرد. به این دلیل باید در همه حمام های الکترولسی طی عملیات، از محلول بافر استفاده کرد و یون های OH- با افزودن مواد قلیایی سود یا آمونیاک به طور مداوم اضافه شوند.
سرعت رسوب به ویژه در مورد حمام های هیپوفسفیت اسیدی به pH محلول، حساسیت شدیدی دارد و هرچه pH حمام پایین تر باشد درصد فسفر رسوب بیشتر خواهد بود.
تاثیر ترکیب حمام
هر جزء شیمیایی در سرعت رسوب و درصد فسفر رسوب موثر می باشد. در برخی موارد این اثرات شدید هستند در حالی که در دیگر موارد ممکن است کم باشد. در کل سرعت رسوب فقط به صورت جزئی تحت تاثیر غلظت نیکل محلول است. غلظت نیکل در بیشتر حمام ها در محدوده 4 تا 8 g/L قرار می گیرد. پارامتر مهم در این جا نسبت غلظت نیکل به غلظت عامل احیا کننده است. در عمل به ازای مصرف 3 مول هیپوفسفیت، 1 مول نیکل رسوب می کند.
نسبت مولی بهینه Ni:(H2Po2)- باید بین 25/0 تا 6/0 و یا ترجیحا بین 3/0 و 45/0 قرار داشته باشد. اگر نسبت Ni:(H2Po2)- زیر 25/0 قرار گیرد، رسوب قهوه ای رنگی بدست می آید در حالی که اگر نسبت فوق از 6/0 تجاوز کند، رسوب گذاری بسیار آهسته خواهد بود. هرچه نسبت فوق بزرگتر باشد،درصد فسفر رسوب کمتر خواهد بود و با بیشتر شدن نسبت مولی Ni2+:(H2Po2)- کارایی حمام نزول پیدا خواهد کرد.
تاثیر آلاینده ها
آلاینده های فلزی در یک حمام الکترولسی نیکل به 2 گروه تقسیم می شوند:
1- سرب و کادمیوم که حتی در غلظت های خیلی کم، فرایند رسوب را تحت تاثیر خود قرار می دهند. این فلزات بر حسب غلظتشان در محلول به طور وسیعی به رسوبات وارد می شوند و می توانند با رسوب گذاری روی یک سطح غیرفعال به طور انتخابی حذف شوند.
2- روی، آهن و آلومینیوم که در محدوده pH 6/4 تا 8/4 به صورت رسوبی در نمی آیند و غلظت آن ها در محلول در حال افزایش خواهد بود. غلظت مجاز این فلزات در مقایسه با فلزات گروه 1 بیشتر است و دخالت آن ها کمتر از سرب، کادمیوم و کروم یا گوگرد می باشد. به طور کلی سیستم های Ni-B نسبت به سیستم های Ni-P اسیدی، حساسیت کمتری به آلاینده ها دارند.
خواص رسوبات الکترولسی نیکل
به طور کلی در مقایسه با نیکل آبکاری الکتریکی شده که معمولا زرد کمرنگ هستند بیشتر رسوبات Ni-B یا Ni-P بسیار براق بوده و معمولا نقره ای رنگ هستند. همچنین رسوبات الکترولسی به دلیل مقاومت به کدر شدن زیادشان، درخشندگی خود را به مدت طولانی تری نسبت به نیکل آبکاری الکتریکی شده حفظ می کنند. پوشش های نیکل الکترولسی همچنین از پایداری بیشتری نسبت به رسوبات آبکاری الکتریکی شده برخوردارند.
مرجع پویاب فلز
www.pouyabfelez.com
حمام الکترولس نیکل- بور
در سال 1844 ورتز پیبرد که فلز نیکل میتواند از محلول آبی حاوی نمک آن به وسیله احیا شدن توسط هیپوفسفیت رسوب کند. با این حال رسوب نیکل بهدستآمده در آن موقع بهصورت پودر بود. اختراع فناوری نیکل الکترولس که امروزه مستعمل است در سال 1946 در پی دو سال کارِ برنر و ریدل اختراعگردید.
کاربرد پوششهای نیکل الکترولس را میتوان در موارد ذیل خلاصه کرد:
1- هادیسازی مواد نارسانا با اعمال پوشش نیکل الکترولس بر روی آنها
2- افزایش سختی و مقاومت به سایش زیرلایههای نرم و ضعیف در برابر سایش
3- محافظت زیرلایههای فعال در برابر خوردگی
4- قابلیت جایگزینی به جای فرایند کروم سخت با ارائه مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش، عدم ایجاد آلودگی زیستمحیطی و قابلیت پوششدهی اشکال پیچیده
5- بهبود لحیمکاری برخی از زیرلایهها.
آبکاری پوشش نیکل-بور الکترولس فرایندی است که در آن از ترکیبات حاوی بور به عنوان عامل احیاکننده در حمام آبکاری استفاده شده و ترکیب شیمیایی پوشش آن علاوه بر نیکل، مقداری بور دارد. پوششهایی که در آبکاری آنها از NaBH4 استفادهشدهاست خواص سایشی و سختی بالاتری را ارائه میدهند.
نسلهای مختلفی از پوششهای نیکل-بور الکترولس با استفاده از پایدارکننده و کاتالیزورهای مختلف ایجاد شدهاند. در سال 1970 مککوماس اولین فرایند تولید مقیاسپذیر، تکرارپذیر و قابل انتقال پوشش نیکل الکترولس که حاوی wt% 6--5 بور بود را ایجاد نمود. با این حال این فرایند به علت استفاده از پایدارکنندههای بسیار سمی، فقدان در چگالی فضایی، وجود ترکهایی در بین دانههای ستونی پوشش و در معرض قرار گرفتن سطح ماده زیرلایه، کمبود مقاومت به سایش و خوردگی و ناکارآمدی و ناسازگاری برای تولید انبوه نیازمند بهبود بود.
حمام الکترولس نیکل- بور
حمام های نیکل الکترولس باید شامل یک منبع یون نیکل و یک عامل کاهند ه باشد.
غلظت یون نیکل در محدوده 4-10 گرم بر لیتر است که به طور معلول از نوع نمک کلرید نیکل و یا سولفات نیکل می باشد سولفات نیکل در کار برد های مقاومت به خوردگی به کار گرفته میشود.
عامل احیا کننده
در حمام های الکترولس نیکل عامل احیا کننده منبع تهیه الکترون برای احیای یون نیکل است می تواند برای پوشش نیکل- فسفر هیپوفسفیت سدیم و برای پوشش نیکل - بور از بور هیدرید سدیم یا آمینو بوران مثل دی متیل آمین بوران استفانده کرد. البته هیدرازین احیا کننده دیگری است که برای هر دودسته استفاده میشود.
حمام بورو هیدرید سدیم
این حمام بازدهی عمل احیای بیشتری نسبت به دی متیل آمین بوران و هیپوفسفیت سدیم دارد چرا که توانایی احیای چهار یون نیکل را دارد.
از نظر هزینه هم این عامل احیا کننده نسبت به دیمتیل امینو بوران بهای کمتری دارد.
پوشش این نوع حمام از نظر مقاومت به سایش، خاصیت روانکاری، سختی نسبت به حمام های سایر احیا کننده ها بالاتر است.
ولی به دلیل پی اچ کاری 12-14 برای کاهندگی بور هیدرید، مناسب زیر لایه آلومینیوم نیست.
4H2O+4Ni+B(OH)4-è8OH- +BH4- +4Ni+2
خواص متالورژیکی نیکل –بور
سختی آلیاژهای نیکل –بور بسیار بالاست و قابلیت عملیات حرارتی تا حد بالاتری از کروم سخت را دارند. این پوشش ها همچنین مقاومت به سایش عالی دارند، هررچندکه بر خلاف آلیاژهای الکترولس نیکل فسفر بالا، رسوبات کاملا آمورف ندارند و در عوض رسوب آن شامل مخلوطی از ساختار آمورف نیکل- بور و مقدار کمی نیکل کریستالی است. این پوشش ها به طور معمول ساختارستونی دارند و میزان بور در نزدیک زیر لایه بسیار کم است و با افزایش عمق زیاد میشود. سخت شدن نیکل- بور مشابه نیکل – فسفر است و در دمای بیشتر از 200 درجه سانتی گراد ذرات متمایز نیکل- بور شروع به شکل گیری میکنند و در دمای 300 درجه سانتی گراد، پوشش، کریستاله می شود. تنش داخلی رسوبات نیکل- بور به شدت کششی است. میزان حضور بور در پوشش که بوسیله عامل احیا کننده بور هیدرید بوجود آمده، به شدت روی تنش داخلی این رسوبات تاثیر گذار است. با افزایش غلظت بور، تنش کاهش می یابد. دانسیته پوشش نیکل- بور(25/8 گرم بر سانتی متر مکعب) مشابه دانسیته نیکل- فسفر است.اگرچه بر خلاف پوشش نیکل- فسفر این پوشش دچار انقباض در حین عملیات حرارتی نمی شوند و دانسیته آن در حالت رسوب اولیه و سخت شدگی یکسان است.
مقایسه خواص پوشش اکترولس نیکل- فسفر و نیکل- بور
به منظور مطالعه ادامه مقاله به سایت نویسنده مقاله مراجعه نمایید
تعیین درصد فسفر، پوشش فسفر- نیکل الکترولس به روش حجمی: ISO 4527 :2003))
بهترین روش، پوشش دهی فویل آلومینیومی با حمام نیکل فسفر الکترولس است، که بعدا آن را در سود سوز آور حل کرده و درصد فسفر را به روش حجمی تعیین کرد.
معرف ها برای آنالیز حجمی فسفر:
معرف آمومنیوم مولیبدات :
محلول آ: 15 گرم آمونیوم هپتا مولیبدات در 80 میلی آب مقطر حل شده 6 میلی آمونیاک 0.88 به آن اضافه شود، سپس در یک بالن 100 به حجم رسانیده شود.
و...
جهت مطالعه کامل متن کلیک کنید.
محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت
پوششهای الکترولس نیکل-بور
نگارش :
دکتر محمد قربانی
(استاد دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف)
وحید نیکصفت
(فارغالتحصیل کارشناسی ارشد گرایش خوردگی و حفاظت از مواد، دانشگاه صنعتی شریف)
1 پوششهای الکترولس نیکل-بور
الکترولس یک روش رسوب شیمیایی است که بهطور خودبهخودبر روی سطح فلزات اعمال میشود و ضخامت پوشش بهطور خطی مادامیکه ترکیب شیمیایی محلول تغییر نکرده است، اضافه میشود. در آبکاری الکترولس هیچگونه جریان خارجی وجود ندارد و الکترونهای مورد نیاز توسط واکنش شیمیایی در محلول تأمین میشود [1].
در حقیقت روش الکترولس جهت ایجاد پوشش، یک فرآیند احیاء شیمیایی خودکاتالیستی[2].
فلزاتی که میتوان آنها را بهصورت خودبهخود پوشش داد عبارتاند از : نیکل، کبالت، مس، کادمیم، سرب، آنتیموآن، بیسموت، نقره، طلا، پلاتین، پالادیم، رودیم، روتنیوم، قلع، کروم و ایندیوم
از میان فلزات بالا، مس و نیکل از کاربرد بیشتری برخوردارند.
عناصری که بهعنوان عنصر ثانویه به الکترولس نیکل اضافه میشوند و پوشش آلیاژی تولید میکنند نیز عبارتاند از : فسفر، بور، وانادیوم، تنگستن، منگنز، آهن، روی و تالیوم [3].
روش الکترولس روش مناسبی بهمنظور پوشش دادن قطعات پیچیده است. در شکل زیر مزیت روش الکترولس در مقایسه با روش رسوب الکتروشیمیایی مشاهده میشود. ازآنجاکه در تولید پوشش، جریان الکتریکی مورد استفاده قرار نمیگیرد؛ بنابراین دانسیته جریان الکتریکی روی سطح، اثری بر پوشش ندارد و پوشش حاصله دارای ضخامت یکنواختی خواهد بود. از دیگر مزایای روش الکترولس نسبت به روش احیا الکتروشیمیایی، قابلیت ایجاد پوشش بر روی زیرلایههای مختلف رسانا و نارسانا (پلاستیک و سرامیکها) است. روش الکترولس در کاربردهای مهندسی بهصورت روزافزون استفاده شده و به دلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصربهفرد، در بسیاری از مواقع جایگزین پوشش کروم سخت شده است [4].
?
شکل 1: شکل پایینی یکنواختی ضخامت پوشش الکترولس نیکل را نسبت به پوشش رسوب الکتروشیمیایی شده نیکل (شکل بالا) نشان میدهد [5].
علاوه بر خواص ذکر شده در بالا، پوشش الکترولس نیکل-بور داری قابلیتهای ضد سایشی، مقاومت به خوردگی، قابلیت جوشکاری، هدایت حرارتی و الکتریکی خوب و خصوصیات مغناطیسی قابل کنترل به کمک عملیات حرارتی است (جدول 1). این پوشش بهعنوان پوشش محافظ در صنایع مختلف ازجمله صنایع نفت، شیمیایی، پلاستیک، نوری، چاپ، الکترونیک و غیره مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین آزاد شدن هیدروژن در پوششدهی به روش الکترولس نیکل ناشی از اکسید شدن عامل کاهنده است که تأثیری بر روی سرعت رسوب ندارد و بر روی تمامی سطوح از جمله فلزات و پلاستیکها قابل اعمال است [6].
همچنین از کاربردهای صنعتی پوشش نیکل-بور میتوان به بهبود خواص زیرلایههای نظیر فولاد، آلومینیوم، مس، آلیاژهای منیزیم، پلاستیک و دیگر مواد اشاره کرد. به همین علت از این پوششها در صنایع هواپیماسازی و خودروسازی نیز استفاده میشود [7].
پوشش الکترولس نیکل بور
آبکاری پوشش نیکل-بور الکترولس و بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن پس از آبکاری و عملیات حرارتی
چکیده
در تحقیق حاضر اثر غلظت عامل احیاکننده (یون بوروهیدرید) در حین آبکاری بر روی خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی پوشش نیکل-بور الکترولس بر روی زیرلایه فولادی قبل از عملیات حرارتی پوشش و بعد از آن مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی خواص فیزیکی پوشش Ni-B الکترولس پوششهای اعمالشده بر روی فولاد از سطح و از مقطع مورد متالوگرافی قرار گرفتند. بررسیهای متالوگرافی نشاندهنده درشتشدن ساختار کلوخهای سطح و نیز افزایش ضخامت پوشش به دنبال افزایش درصد عامل احیاکننده در حمام آبکاری بودند. برای بررسی اثر عملیات حرارتی بر روی تبلور پوشش نیکل-بور الکترولس با درنظر گرفتن یکی از غلظتهای عامل احیاکننده، آنالیز پراش اشعه X روی دو مورد از نمونهها که یکی در شرایط قبل از عملیات حرارتی و دیگری در وضعیت بعد از عملیات حرارتی قرار داشت به عمل آمد. همچنین به منظور شناسایی عناصر حاضر در پوشش از دو مقطع همان دو پوششی که مورد آنالیز XRD قرار گرفتهبودند آنالیز EDS به عمل آمد. بر اساس این آنالیز حضور عناصر نیکل، بور، آهن و سرب در این پوششها به اثبات رسید. جهت بررسی خواص مکانیکی، پوششها مورد آزمون میکروسختی قرار گرفتند. نتایج آزمون میکروسختی نشانداد که میکروسختی پوشش Ni-B الکترولس بعد از عملیات حرارتی بیشتر از میکروسختی این پوشش قبل از عملیات حرارتی است. در مورد پوششهای صرفا آبکاریشده افزایش غلظت سدیم بوروهیدرید حمام آبکاری منجر به کاهش میکروسختی گردیده است اما در مورد نمونههای عملیات حرارتی شده این روال برعکس میباشد یعنی افزایش غلظت عامل احیاکننده در حین آبکاری منجر به افزایش میکروسختی در شرایط پس از عملیات حرارتی میگردد. در نهایت برای بررسی خواص شیمیایی پوشش نیکل-بور الکترولس، آزمون پتانسیل مدار باز به عمل آمد. اثر غلظت عامل احیاکننده در حین آبکاری بر روی پتانسیل مدار باز پوشش در زمانهای مختلف بسیار پیچیده بود و نیاز هرچه بیشتر به آزمونهای XRD، EDS و XPS را برای دستیابی به تحلیلی درست در این خصوص را مستلزم میشد که در مطالعه حاضر استفاده از این ابزارها میسر نگردید.
کلید واژه: پوشش نیکل-بور الکترولس، آبکاری الکترولس، عملیات حرارتی پوشش، سختی، مقاومت بهخوردگی
محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت
آبکاری نیکل الکترولس
نيكل شيميايي:آبكاري شيميايي نيكل بايد موارد زير را در برداشته باشد:
*منبع ين نيكل ، بيشتر سولفات نيكل
*يك ماده احياء كننده براي تدارك الكترون مورد نياز نيكل
*انرژي (حرارت)
*مواد كمپاكس سازي كه مقدار نيكل آزاد واكنش را كنترل نمايد
* مواد تامپون ، براي ثابت نگه داشتن pH محاول كه بخاطر توليد هيدروژن در اثناي واكنش تغيير ميكند.
*شتاب دهنده هايي كه بر سرعت واكنش مي افزايند.
* پيشگيرنده هايي كه مقدار احياء را كنترل مي نمايند.
* واكنش مواد توليد شده جنبي.
مشخصات يك محلول آبكاري شيميايي بستگي به تركيب آن از اين موارد دارد.
منبع یون نیکل:
منبع یون نیکل بیشتر سولفات نیکل می باشد. نمک های دیگر نیکل ، از جمله کلرید نیکل و استات نیکل ، برای کاربردهای بسیار محدود استفاده شده است. آنیون کلرید وقتی آبکاری EN حمام به صفحه مورد استفاده آلومینیوم ، و یا وقتی EN به عنوان پوشش محافظ آهنی استفاده می شود می تواند عمل کند در کاربردهای خوردگی آلیاژها از استات نیکل. استفاده می کنند اما هیچ بهبود قابل توجهی در عملکرد حمام و در مقایسه با کیفیت سولفات نیکل ندارد . هر گونه مزایای جزئی حاصل از استات نیکل توسط هزینه بالاتر در مقابل هزینه سولفات نیکل جبران می شود. نیکل نمک اسید hypophosphorus ، نیکل( (H2P02. منبع ایده آل از یونهای نیکل است .
مواد احيا كننده:پاره اي از مواد احيا كننده در تهيه اين محلول به كار مي رود: سديم هيپوفسفيت و امينوبران: سديم بروهيدرات و ئيدرازين.
محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت