超声波化学镀镍工艺应用研究和处理研究
超声波在化工中的应用与研究进展
收稿日期:2000-08-28 基金项目:国家教委高校骨干教师基金资助课题(JG2000-4) 通讯联系人:李春喜资料介绍文章编号:1001-8719(2001)03-0086-09超声波在化工中的应用与研究进展李春喜1,宋红艳2,王子镐1(1.北京化工大学化学工程学院,北京100029; 2.北京化工大学理学院,北京100029)摘要:对近年来超声波技术在化学化工中的应用与研究进展作了比较全面的综述。
着重介绍了超声波技术在强化传递过程(包括萃取过程、吸附过程、结晶过程、乳化与破乳、膜过程、电化学过程以及非均相化学反应过程)中的应用。
另外还介绍了超声阻垢技术以及超声波在废水处理和纳米材料制备中的应用进展。
超声波与传统化工过程的耦合必将为化学工业带来新的活力和技术进步。
关 键 词:超声波;声化学;超声空化;废水处理;纳米材料;过程强化中图分类号:T Q 021.9 文献标识码:A近年来,超声波技术在化学反应强化、化工过程强化、废水处理以及新材料合成等方面的研究十分活跃,并取得了很大进展。
声化学是化学研究的前沿领域之一[1～3],它对各种体系具有广泛的适应性,其应用领域不断被拓展[4～11]。
1 超声波工作原理超声波由一系列疏密相间的纵波构成,并通过液体介质向四周传播。
在功率超声作用下,液体会发生空化,每个空化气泡都是一个“热点”,其寿命约为0.1 s,它在爆炸时可产生大约4000K 和100MPa 的局部高温高压环境,从而产生出非同寻常的能量效应,并产生速度约110m /s 的微射流。
微射流作用会在界面之间形成强烈的机械搅拌效应,而且这种效应可以突破层流边界层的限制,从而强化界面间的化学反应过程和传递过程。
超声波在化学和化工过程中的应用,主要利用了超声空化时产生的机械效应和化学效应,但前者主要表现在非均相反应界面的增大,反应界面的更新以及涡流效应产生的传质和传热过程强化,后者主要是由于在空化气泡内的高温分解、化学键断裂、自由基的产生及相关反应。
超声波化学镀的研究进展
综述 专论超声波化学镀的研究进展高叔轩,刘贵昌,张茹芝,陈野(大连理工大学化工学院,辽宁大连116012)[摘 要] 阐述了超声波化学镀的特点、超声波在化学镀中的作用机理以及超声波对化学镀的沉积速度、镀层性能等方面的影响,总结了国内外在超声波化学镀方面的研究进展。
[关键词] 化学镀;超声波;沉积速度;镀层性能[中图分类号]TQ153 [文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2004)02-0001-03Development of Electroless Plating in Ultrasonic FieldGAO Shu -xuan ,L IU Gui -chang ,Z HANG Ru -zhi ,CHEN Y e(School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116012,China)[Abstract ] In this paper,the main features of electroless plating in ultrasonic field were described.The influences of ultrasonic on plating rate and properties of coating including deposition mechanism were discussed.Moreover,research status of electroless plating in ultrasonic field home and abroad were overvie wed.[Key words ] Electroless plating;Ultrasonic;Plating rate;Properties of coating;Overview0 引 言自从Brenner 和Riddell 于1944年第二次世界大战期间,首次进行了化学镀实验后,化学镀作为一项工业应用技术已经有很长一段历史了。
超声波在电镀中的应用
超声波在电镀中的应用陈华茂, 吴华强(安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽芜湖241000)摘 要:对超声波在电镀中的应用与研究进展作了比较全面的综述。
着重介绍了几种金属用超声电镀的作用原理、方法与效果。
并就其未来发展作一展望。
关键词:超声波;电镀;空化效应;中图分类号:O 646.54 文献标识码:A 文章编号:036726358(2003)022*******A pp licati on s of U ltrasound in E lectrop latingCH EN H ua 2m ao , W U H ua 2qiang(Colleg e of Che m istry and M aterial S cience ,A nhu i N or m al U niversity ,A nhu i W uhu 241000,Ch ina )Abstract :T he p resen t statu s and recen t advances in the app licati on of u ltrasound to electrop lating are in 2troduced .T he p rinci p les 、m ethods and effects of electrop lating several k inds of m etal u sing u ltrason ic agi 2tati on are ou tlined .M eanw h ile ,fu tu re developm en t trends are p redicted .Key words :u ltrasound ;electrop lating ;cavitati on effect收稿日期:2001210229;修回日期:2002206225作者简介:陈华茂(1976～),男,硕士生。
基金项目:安徽省教育厅基金资助项目(2003201) 近二十年来,由于超声设备的普及和声化学反应器的广泛应用[1],超声波在化学、化工和新材料中的应用研究得以迅速发展[226],并形成了一门交叉学科——声化学。
超声波电镀的研究进展_刘国洪
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超声波电镀的研究进展
关的研究报道。扬州大学的王雅琼 [ 17 ] 等人对超声波 电镀铜作了相关的研究, 研究表明, 将超声波引入铜 电化学沉积过程可以明显提高铜电沉积的阴极极限
扩散电流密度, 在相同电位、25 下, 有超声作用下 的平均极限电流密度为 73. 3 A /m2, 而无超声作用下 的平均极限电流密度为 5. 5 A /m2, 大 大强化了铜电 化学沉积的过程。在一定的电解条件下超声的引入, 可使电沉积铜的晶面取向发生变化, 超声波在铜电化 学沉积过程中能促进晶核的生成, 同时还能崩裂正常 发育的晶体, 因此能够明显改变电沉积铜的粒径, 使 晶粒细化。 3. 2. 2 超声波电镀镍的应用
electrop lating has better app lication p rosp ect.
K eywo rds: u ltrason ic; electrop lat ing; u ltrason ic cav itation
F irst-author s address: Facu lty o f M ateria l and En ergy,
f ine gra ins, mi p rove roughness of depos it surface, w iden the
range of curren t d en sity, enhan ce cu rrent efficien cy and ob-
ta in the deposit w ith better perform ance. Th e u ltrason ic
关键词: 超声波; 电镀; 超声空化
中图分类号: TQ153
文献标识码: A
文章编号: 1004- 227X ( 2006) 03- 0047- 04
超声波辅助化学镀制备 Ni2B MgO 催化加氢性能
文章编号:025329837(2006)0820690207研究论文:690～696收稿日期:2006201214. 第一作者:葛少辉,女,1974年生,博士研究生.联系人:张明慧.Tel/Fax :(022)23507730;E 2mail :zhangmh @.基金项目:国家自然科学基金(20403009,20233030)和教育部重点基金(105045)资助项目.超声波辅助化学镀制备Ni 2B/MgO 催化剂及其催化加氢性能葛少辉1, 吴志杰1, 张明慧1, 李 伟1, 牟诗诚2, 陶克毅1(1南开大学化学学院新催化材料科学研究所,天津300071;2国家纳米技术产业化基地,天津300457)摘要:在超声波条件下,利用金属诱导化学镀法制备了系列非晶态Ni 2B 合金和负载型Ni 2B/M gO 催化剂,并采用电感耦合等离子体发射光谱、X 射线衍射、透射电镜、选区电子衍射和扫描电镜等手段进行了表征,考察了超声波对MgO 上Ni 2B 形貌、组成和分散度的影响;以环丁烯砜加氢制环丁砜为探针反应,考察了Ni 2B/MgO 的催化性能.结果表明,Ni 2B 的非晶态结构不受超声波影响.制备过程中,超声波的引入能够提高活性组分的分散性,改善活性组分的粒径,催化剂的催化加氢性能得到明显改善.超声波辅助金属诱导化学镀Ni 2B/MgO 催化剂的最佳输出功率为80W ,制备温度为50℃.关键词:超声波;非晶态合金;镍;硼;氧化镁;负载型催化剂;化学镀;环丁烯砜;加氢;环丁砜中图分类号:O643 文献标识码:APreparation of Ni 2B/MgO C atalyst by U ltrasonic W ave 2AssistedE lectroless Plating and Its C atalytic H ydrogenation Perform anceGE Shaohui 1,WU Zhijie 1,ZHANG Minghui13,L I Wei 1,MOU Shicheng 2,TAO Keyi1(1Institute of New Catalytic M aterials Science ,College of Chemist ry ,N ankai U niversity ,Tianjin 300071,China ;2N anotechnology Indust rializ ation B ase of China ,Tianjin 300457,China )Abstract :A series of amorphous Ni 2B alloy and supported Ni 2B/MgO catalyst samples were prepared by silver 2catalyzed electroless plating under different ultrasonic conditions.The effects of ultrasonic wave on the struc 2ture ,composition ,surface texture ,and dispersion of Ni 2B particles on MgO were characterized by inductively coupled plasma ,X 2ray diffraction ,transmission electron microscope ,selected area electron diffraction ,and scan 2ning electron microscopy.The activity of the as 2prepared catalyst was tested by hydrogenation of sulfolene to sulfolane.In comparison with the catalyst prepared without ultrasonication ,the presence of proper ultrasonic wave during the preparation led to the improvement of silver 2catalyzed electroless plating ,homogeneous disper 2sion of Ni 2B particles ,narrow range of Ni 2B particle size ,and superior catalytic hydrogenation performance.The amorphous structure of Ni 2B particles was not influenced by the ultrasonic wave.The optimal output power of ultrasonic wave was 80W and the temperature was 50℃.K ey w ords :ultrasonic wave ;amorphous alloy ;nickel ;boron ;magnesia ;supported catalyst ;electroless plating ;sulfolene ;hydrogenation ;sulfolane 非晶态合金催化剂的制备是当今催化研究的一个热门课题,尤其是在催化加氢反应中有可能取代制备过程中污染环境,且使用不安全的Raney Ni 甚至贵金属催化剂.关于非晶态合金催化剂,研究的关键是探索有利于催化剂工业化的制备方法;非负载型非晶态合金催化剂向负载型非晶态合金催化剂的转变是当今的趋势[1～3].迄今,人们采用化学还原法和化学镀法已制备出多种载体负载的非晶态第27卷第8期催 化 学 报2006年8月Vol.27No.8Chi nese Journal of CatalysisAugust 2006Ni2B合金催化剂(如Ni2B/SiO2,Ni2B/Al2O3,Ni2 B/MS,Ni2B/TiO2和Ni2B/CN T等);已涉及到烯烃加氢、硝基化合物和腈类选择加氢,醛酮加氢及油品加氢脱硫等反应[1,4～8]. 化学还原法制备的Ni2B非晶态合金催化剂在加氢反应(如环丁烯砜加氢反应)中体现了优异的催化加氢性能[9～17].化学镀是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积金属镀层的新成膜技术.确切地说,化学镀是在活性金属(如Pd,Ag,Au,Fe,Co,Ni和Cu等)表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程.采用化学镀法制备非晶态合金催化剂,其工艺成熟且通过镀液的套用可以显著降低生产成本并减少污染物的排放.最近,我们采用化学镀法[9～11],特别是金属诱导化学镀法[12～17],以纳米粉体为载体制备了负载型非晶态Ni2B合金催化剂,该类催化剂在环丁烯砜加氢反应中具有优异的催化性能.采用化学镀法得到的负载型催化剂,Ni2B团簇(40～50nm)的尺寸虽然较化学还原法得到的Ni2B团簇(10～20nm)大,但其表面活性镍浓度和加氢活性较高[17].若能进一步减小化学镀法中Ni2 B团簇的尺寸,催化剂的加氢活性定会显著提高. 声化学是近十几年新兴的交叉学科,在有机合成、聚合物科学、环境科学和催化材料制备等领域具有广泛的应用.王勤等[18]将化学还原法得到的Co2 B非晶态合金催化剂进行超声波预处理,催化剂的结构并未发生变化,但其催化加氢活性却显著提高.目前研究表明,将超声波技术应用于化学镀过程可以显著提高化学镀镀速,改善金属镀层结构[19～23]. 本文在金属诱导化学镀的基础上,在非晶态Ni2B合金的制备过程中引入频率为40kHz的超声波,进而制备成负载型Ni2B/MgO催化剂,并采用X 射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和扫描电镜(SEM)等技术表征了超声波的引入以及超声波处理对MgO上非晶态Ni2B合金物性的影响;采用环丁烯砜加氢考察了负载型Ni2B/MgO催化剂的催化加氢活性.1 实验部分1.1 催化剂的制备 采用KQ2200DB型釜壁式超声波仪,输出功率为40～99W,超声波时间为3～120min.Ni2B镀液所用样品均为天津化学试剂三厂产的分析纯试剂.在50℃下,向15010ml的Ni2B镀液(K BH4 515g/L,NiSO4・6H2O12g/L,乙二胺1616g/L, NaOH40g/L)加入510ml的AgNO3溶液(011 mol/L).搅拌反应015h得到黑色沉淀,经过水洗和醇洗即制得非晶态Ni2B合金,保存在无水乙醇里备用.采用同样的制备过程,但在搅拌过程中引入不同输出功率的超声波,即可制得系列非晶态Ni2B 合金样品. 将MgO粉末(工业级)在500℃焙烧410h.取50g焙烧后的MgO粉末在AgNO3溶液中搅拌浸渍410h(控制w(Ag)=012%),然后将沉淀抽滤,自然晾干,粉碎,过筛(80目),即制得含Ag的MgO 载体,保存备用.取316g上述载体,在50℃下加入到150ml的Ni2B镀液中,搅拌反应015h,产物经过彻底水洗和醇洗后即制得负载型Ni2B/MgO催化剂(称之为传统催化剂)保存在无水乙醇中备用.采用同样的制备过程,但在搅拌过程中引入不同输出功率的超声波,即制得系列负载型Ni2B/MgO催化剂样品.负载型Ni2B/MgO催化剂的镍负载量(w)控制在10%以内.1.2 催化剂的表征 催化剂样品组成由IRIS Intrepid型电感耦合等离子体发射光谱仪分析测定.样品的XRD谱采用日本理学D/max22500型X射线衍射仪测定,Cu Kα射线,电流为100mA.观测样品形貌与团簇大小以及选区电子衍射表征使用J EM22010FEF型透射电子显微镜.SEM图像分析采用德国L EO1530 VP型扫描电镜.催化剂表面的活性镍浓度采用氢化学吸附法测定[24,25].1.3 催化剂的活性测试 环丁烯砜加氢反应在WDF2011型高压釜(100 ml,威海自控反应釜有限公司)中进行.反应条件:环丁烯砜3010g,水3010g,催化剂013g,H2压力215MPa,搅拌转速600r/min,反应温度45℃,反应时间210h. 采用山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司SP502型气相色谱仪(氢火焰离子化检测器)分析环丁烯砜的转化率.2 结果与讨论2.1 超声波条件的优化 图1为不同非晶态Ni2B合金样品的XRD谱.196第8期葛少辉等:超声波辅助化学镀制备Ni2B/MgO催化剂及其催化加氢性能可以看出,所有样品均在2θ=45°处出现弥散的衍射峰,说明超声波的引入并未改变Ni 2B 合金的非晶态结构.随着超声波输出功率的提高,样品的弥散峰强度逐渐减弱.这是由于Ni 2B 团簇的尺寸逐渐变小,导致衍射强度逐渐减弱.图1 不同非晶态Ni 2B 合金样品的XR D 谱Fig 1 XRD patterns of different amorphous Ni 2B alloy samplesP O /W :(1)0(without ),(2)50,(3)80(θP =50℃;θPPlating temperature ,P O Output power of ultrasonic wave.)表1 不同负载型Ni 2B/MgO 催化剂样品的表面性质Table 1 Surface properties of different supportedNi 2B/MgO catalyst samplesSample P O /W θP /℃t P /minw (Ni )%S (Ni )(m 2/g )Composition 1050208.63 2.3Ni 75.2B 24.825050108.64 2.6Ni 75.7B 24.33605088.67 2.8Ni 75.4B 24.64705068.73 3.0Ni 75.4B 24.65805058.76 3.3Ni 75.8B 24.26905058.78 3.3Ni 75.5B 24.57803020 5.23 2.1Ni 75.1B 24.98804010 6.75 2.7Ni 75.6B 24.49806038.863.2Ni 75.9B 24.1t PPlating time ,w (Ni )Ni loading ,S (Ni )Surfacearea of Ni. 表1为不同负载型Ni 2B/MgO 催化剂的表面性质.可以看出,随着超声波输出功率的提高,化学镀Ni 2B 的镀速显著加快,催化剂表面的活性镍浓度逐渐增大;同时,镍的负载量有所提高,但Ni 2B 团簇的组成并未发生明显变化.在化学镀初始阶段,超声波促使诱导化学镀进行的催化剂(金属Ag )表面沉积的金属镍或Ni 2B 原子簇快速扩散到镀液中,进而利用金属镍的自催化作用,缩短化学镀的诱导期,提高化学镀镀速.随着超声波输出功率提高,化学镀镀速逐渐加快,当输出功率达到80W 时,化学镀所需时间缩短了3/4;进一步提高超声波输出功率,化学镀镀速并未发生变化.催化剂表面活性镍浓度的提高主要是由于Ni 2B 团簇的减小. 另外还可以看出,在化学镀Ni 2B 的过程中,Ni 2B 沉积反应的化学平衡主要受热力学控制,Ni 的负载量随化学镀温度的升高而增加,但Ni 2B 团簇的组成却未发生明显变化. 从表1还可以看出,超声波引入后,镍的负载量得到提高.这可以通过化学镀镀液中络合剂的作用来解释.一般而言,络合剂在化学镀中有两个作用:增加镀液稳定性和提高沉积速度.加入络合剂导致镀液中游离的Ni 2+浓度显著下降,从质量作用定律看对于提高反应速度不利;但若从动力学角度考虑,络合剂吸附在活性金属表面后,可提高它的活性,为还原剂释放活性原子氢提供更多的激活能,从而加快沉积反应速度[26].对于金属诱导化学镀非晶态Ni 2B 合金,化学镀温度提高,离子强度增大,乙二胺和镍离子间络合稳定常数减小.导致镀液中游离的Ni 2+浓度增加,而活性金属表面吸附的络合剂更加活泼,一方面可促使更多的Ni 2+被还原,另一方面使得还原剂释放活性原子氢的效率提高.因此,镀液中Ni 2+还原程度提高,即镍负载量提高. 表1显示,超声波输出功率也能影响镍的负载量.这可能是由于随着超声波输出功率的提高,化学镀体系中的外加能量增多,一方面容易导致镀液体系的温度短时间升高,从而可能会导致镍负载量的少量提高;另一方面,超声波引入后,镀液中游离的金属镍(具有催化化学镀进行的能力)增多,导致化学镀反应更加剧烈,整个镀液体系对外加能量的吸收增加,这也能导致化学镀体系温度迅速变化,进而影响催化剂中镍的负载量. 图2为超声条件对负载型Ni 2B/MgO 催化剂活性的影响.可以看出,随着超声波输出功率的提高,催化剂的加氢活性逐渐提高;随着化学镀温度的提高,催化剂的加氢活性也逐渐提高.这是由于镍的负载量提高、催化剂表面活性镍浓度提高所致.图2结果表明,将超声波引入金属诱导化学镀制备负载型Ni 2B/MgO 催化剂,最佳的输出功率为80W ,温度为50℃. 图3为不同负载型Ni 2B/MgO 催化剂样品的TEM 照片.可以看出,随着超声波输出功率的提高,催化剂上Ni 2B 团簇的尺寸减小,从而导致催化剂表面活性镍浓度提高.296催 化 学 报第27卷图2 超声条件对负载型Ni 2B/MgO 催化剂活性的影响Fig 2 Influence of ultrasonic conditions on activity of supported Ni 2B/MgO catalyst(a )Output ultrasonic power ,(b )Plating temperature(Reaction conditions :m (SE )=3010g ,m (H 2O )=3010g ,m (Ni 2B/MgO )=013g ,p (H 2)=215MPa,f =600r/min ,θ=45℃,t =210h.SE sulfolene.)图3 不同负载型Ni 2B/MgO 催化剂样品的TEM 照片Fig 3 TEM images of different supported Ni 2B/MgO catelyst samplesP O /W :(a )50,(b )60 综上可知,在金属诱导化学镀制备负载型Ni 2B/MgO 催化剂过程中,超声波的引入能有效控制活性镍表面Ni 2B 团簇的沉积并提高化学镀镀速,促使催化剂活性组分Ni 2B 团簇以更小尺寸均匀负载,催化剂表面具有较高的活性镍浓度,催化加氢性能优异,为制备负载型催化剂提供了一种有效方法.为探讨超声波对Ni 2B/MgO 催化剂的影响,以下进一步对常规催化剂(表1中样品1)和最佳条件下制得催化剂(表1中样品5)的性质进行对比研究.2.2 超声波引入对Ni 2B/MgO 性质的影响 图4为不同Ni 2B 和Ni 2B/MgO 样品的TEM 照片.可以看出,常规方法制备的非晶态Ni 2B 合金中Ni 2B 团簇为球形,其粒径在250nm 左右;引入超声波后,Ni 2B 团簇的尺寸显著减小,但大小不一且呈不规则球形.选区电子衍射(图略)结果显示,超声波引入前后,样品的衍射谱呈现两个连续的衍射圆环.其中,外环为非晶态碳支持膜的非晶态炭膜衍射环,内环是非晶态Ni 2B 合金的衍射环.选区电子衍射结果表明,超声波引入后,Ni 2B 在MgO 上也以非晶态的形式存在.对于负载型Ni 2B/MgO 催化剂,引入超声波前,MgO 载体上的Ni 2B 团簇为球形或半球形,粒径在40～50nm ;引入超声波后,块状MgO 被超声波打碎,Ni 2B 团簇减小到15～20nm ,但仍呈球形或半球形.在化学镀镍过程中,溶液中的镍离子被活性金属表面生成的原子氢所还原,进而生成Ni 2B 团簇[26].其中一部分团簇将沉396第8期葛少辉等:超声波辅助化学镀制备Ni 2B/MgO 催化剂及其催化加氢性能积在金属(Ag )表面上(体现为Ni 2B 团簇的长大),另一部分则扩散到镀液中.由于所生成的Ni 2B 团簇自身具有催化镀液反应的能力,故随着镀液中Ni 2B 团簇的增加,化学镀镀速急剧加快,化学镀迅速进入自催化反应阶段.将超声波引入到化学镀过程中,有利于活性镍表面生成的Ni 2B 团簇扩散到溶液中,从而能有效抑制Ni 2B 团簇在活性金属表面的沉积.因此,在适当条件下引入超声波能够有效抑制Ni 2B 团簇的生长,同时保持Ni 2B 团簇的非晶态结构不受破坏.图4 不同Ni 2B 和Ni 2B/MgO 样品的TEM 照片Fig 4 TEM images of different Ni 2B and Ni 2B/MgO samples(a )Ni 2B ,P O =0W ;(b )Ni 2B ,P O =80W ;(c )Ni 2B/MgO ,P O =0W ;(d )Ni 2B/MgO ,P O =80W 图5为不同Ni 2B/MgO 样品的SEM 照片.可以看出,采用金属诱导化学镀法制得的Ni 2B/MgO 催化剂样品的Ni 2B 团簇分散均匀;而超声波辅助制得的Ni 2B/MgO 催化剂样品中,Ni 2B 团簇的高分散性得到保证,且团簇尺寸显著减小. 将表1中样品1和样品5应用于环丁烯砜加氢反应,发现前者样品上环丁烯砜转化率为6013%,后者样品上环丁烯砜转化率为8019%.此结果显示,和常规催化剂相比,引入超声波制得的Ni 2B/MgO 催化剂具有更佳的催化性能.这是由于超声波有助于生成粒径更小、分散度高的Ni 2B 团簇,导致催化剂表面的活性镍浓度升高所致.图5 不同Ni 2B/MgO 样品的SEM 照片Fig 5 SEM images of different Ni 2B/MgO samplesP O /W :(a )0,(b )802.3 超声波处理对Ni 2B/MgO 性质的影响 为进一步确认制备过程中引入超声波对Ni 2B/MgO 催化性能的促进作用,作为对比,在无水乙醇中考察了超声波处理对传统Ni 2B/MgO 催化剂性质的影响,结果列于表2.随着超声时间的延长,催化剂中Ni/B 比先升后降.文献[27,28]已经证明,超声波处理能够除去催化剂表面多余的硼氧化物,提高催化剂的分散度.由表2可以看出,超声波处理5～40min 时,随着处理时间的延长,Ni 2B/MgO 表面的部分B 氧化物和B 元素被超声波清洗除去,导致Ni/B 比提高;但是,催化剂表面的B 元素被清洗完全后,Ni 元素开始溶解,导致Ni/B 比降低.这直496催 化 学 报第27卷接反映在环丁烯砜加氢反应中,催化剂活性先升后降.若将超声波处理时间进一步延长,Ni 2B 团簇中Ni/B 比显著提高,但催化剂活性显著降低.表2 超声波处理对传统Ni 2B/MgO 催化剂性质的影响Table 2 Influence of ultrasonic treatment on propertiesof conventional Ni 2B/MgO catalystSample t T /minw (Ni )/%Composition X (SE )/%158.76Ni 75.3B 24.760.22108.74Ni 75.8B 24.260.33208.69Ni 76.4B 23.661.14408.68Ni 75.9B 24.160.151208.12Ni 79.1B 20.932.5Treatment conditions :V (EtOH )=50ml ,m (Ni 2B/MgO )=110g ,output frequency of ultrasonic wave f O =40kHZ ,P O =80W ,θT =25℃.图6 传统Ni 2B/MgO 催化剂经超声波处理后的TEM 照片Fig 6 TEM images of conventional Ni 2B/MgO catalyst treatedby ultrasonic wave for different time(a )20min ,(b )120min 图6为传统Ni 2B/MgO 经超声波处理后的TEM 照片.可以看出,处理20min 后,Ni 2B 团簇的形貌及尺寸与处理前(见图4(a ))并未存在显著差别;但是,当处理120min 后,Ni 2B 团簇的花瓣结构消失,其形貌由球形向无规则形状转变,团簇间的界面变得模糊.这说明超声波场能够促使B 元素在Ni 2B 团簇中扩散.3 结论 在金属诱导化学镀过程中引入超声波制备Ni 2B/MgO 非晶态合金催化剂,超声波能有效控制活性镍表面Ni 2B 团簇的沉积并提高化学镀镀速,导致催化剂活性组分Ni 2B 团簇以更小的尺寸均匀负载,催化剂表面活性镍浓度提高,从而提高催化剂的催化加氢活性,为制备负载型催化剂提供了一种有效的方法.超声波输出功率和化学镀温度对催化剂性质具有一定的影响.致谢 作者非常感谢国家纳米技术产业化基地和国家纳米技术与工程研究院对本工作的大力支持.参考文献1 闵恩泽,李成岳.绿色石化技术的科学与工程基础.北京:中国石化出版社(Min E Z ,Li Ch Y.Base of Scienceand Engineering of Green Petrochemical Technology.Bei 2jing :Chin Petrochem Press ),2002.2502 李同信,张秀峰,李合秋,靳常德,蒋育林,崔建彤,王大庆.催化学报(Li T X ,Zhang X F ,Li H Q ,Jin Ch D ,Jiang Y L ,Cui J T ,Wang D Q.Chin J Catal ),1995,16(4):2993 李同信,张秀峰,李合秋,靳常德,蒋育林,崔建彤,王大庆.催化学报(Li T X ,Zhang X F ,Li H Q ,Jin Ch D ,Jiang Y L ,Cui J T ,Wang D Q.Chin J Catal ),1995,16(5):3994 Deng J F ,Li H X ,Wang W J.Catal Today ,1999,51(1):1135 Chen Y.Catal Today ,1998,44(124):36 Wang M W ,Li F Y ,Zhang R B.Catal Today ,2004,93295:6037 Deng J F.Curr Top Catal ,1999,2:18 Chen X Y ,Y ang W L ,Wang S ,Qiao M H ,Y an S R ,Fan K N ,He H Y.New J Chem ,2005,29:2669 王来军,李伟,张明慧,陶克毅.催化学报(Wang L J ,Li W ,Zhang M H ,Tao K Y.Chin J Catal ),2003,24(11):81610 李伟,张明慧,王鹏飞,刘军力,陶克毅.应用化学(LiW ,Zhang M H ,Wang P F ,Liu J L ,Tao K Y.Chin JA ppl Chem ,),2004,21(3):23111 王来军,张明慧,李伟,王鹏飞,陶克毅.石油化工(Wang L J ,Zhang M H ,Li W ,Wang P F ,Tao K Y.Pet rochem Technol ),2004,33(1):14596第8期葛少辉等:超声波辅助化学镀制备Ni 2B/MgO 催化剂及其催化加氢性能12 王来军,张明慧,李伟,陶克毅.催化学报(Wang L J, Zhang M H,Li W,Tao K Y.Chin J Catal),2005,26(2):9113 Wu Zh J,Zhang M H,G e Sh H,Zhang Zh L,Li W, Tao K Y.J M ater Chem,2005,15(46):492814 卢银花,张明慧,李伟,陶克毅,薛永珍.石油化工(Lu Y H,Zhang M H,Li W,Tao K Y,Xue Y Zh.Pet rochem Technol),2005,34(6):52315 卢银花,张明慧,李伟,陶克毅,薛永珍.石油化工(Lu Y H,Zhang M H,Li W,Tao K Y,Xue Y Zh.Pet rochem Technol),2005,34(7):68116 葛少辉,吴志杰,张明慧,李伟,牟诗诚,陶克毅.应用化学(G e Sh H,Wu Zh J,Zhang M H,Li W,Mou Sh Ch,Tao K Y.Chin J A ppl Chem),2006,23(3):268 17 G e Sh H,Wu Zh J,Zhang M H,Li W,Tao K Y.Ind Eng Chem,Res,2006,45(7):222918 王勤,杨海霞,朱建,陈兴凡,李和兴.上海师范大学学报(自然科学版)(Wang Q,Y ang H X,Zhu J,Chen X F,Li H X.J S hanghai Teach U niv(N atur Sci)), 2002,31(4):5719 Touyeras F,Hihn J Y,Delalande S,Viennet R,Doche M L.Ult rason Sonochem,2003,10(6):36320 Touyeras F,Hihn J Y,Doche M L,Roisard X.Ult rasonSonochem,2001,8(3):28521 Zhao Y,Bao C,Feng R,Chen Z.Ult rason Sonochem, 1995,2(2):S9922 Touyeras F,Hihn J Y,Bourgoin X,Jacques B,Hallez L, Branger V.Ult rason Sonochem,2005,12:1323 钟惠妹,黄振霞,许彩霞,陈震.电镀与涂饰(Zhong H M,Huang Zh X,Xu C X,Chen Zh.Elect roplat Fin2 ish),2005,24(6):824 Bartholomew C H,Farrauto R J.J Catal,1976,45(1): 4125 Li H X,Wang W J,Deng J F.J Catal,2000,191(1): 25726 G lenn O.Mallory,J uan B.Hajdu.Electroless Plating: Fundamentals and Applications.Orlando,FL:American Electroplaters and Surface Finishers S ociety,1990.127 王勤.[硕士学位论文].上海:上海师范大学(Wang Q.[MS Dissertation].Shanghai:Shanghai Normal U2 niv),200328 张静.[硕士学位论文].上海:上海师范大学(Zhang J.[MS Dissertation].Shanghai:Shanghai Normal Univ), 2005(Ed W GZh)696催 化 学 报第27卷。
超声波电镀镍及镍基复合镀层的研究进展
超声波电镀镍及镍基复合镀层的研究进展方小红(中国地质大学工程学院,湖北武汉 430074)[摘 要] 从电镀单金属镍、镍基合金和镍基复合镀层三个方面,对超声波电镀镍的研究现状进行了综述,并就超声波对电沉积过程的作用进行了总结。
最后,分析了当前超声波电镀研究存在的问题,并对其今后的研究方向,特别是对超声波电镀金刚石工具领域,提出了建议和展望。
[关键词] 超声波;电镀镍;复合镀层[中图分类号]T Q153.2 [文献标识码]A [文章编号]1001-1560(2008)05-0058-04 [收稿日期] 200801060 前 言近20年来,由于超声设备的普及和声化学反应器的广泛应用,超声波在电镀中的应用研究发展迅速,国外已有大量文献或专利报道,日本最多,美国、俄罗斯、欧盟、印度紧随其后,我国在这方面研究也逐渐增多。
超声波对电镀过程的影响,主要是凭借空化效应和微射流作用,强化电镀中传质过程[1]、影响成核过程[2],从而提高电沉积反应速度、改善镀层性能[3]等。
超声波在电镀中的应用研究主要有以下方面:镀镍、镀铜[4,5]、镀锌、镀铬、电镀合金Sn 2B i [6]等,以及电沉积纳米复合镀层。
本文将对超声波在电镀单金属镍、电镀镍基合金和电镀镍基复合镀层中的应用作一综述。
1 超声波电镀镍1.1 电镀单金属镍超声波在镀镍中的应用,最早是在20世纪50年代。
人们发现功率超声可以促进镀镍过程和改善镀镍质量。
D ini 等[7]研究了在氨基磺酸盐镀镍中工艺参数对镀层杂质含量和镀层性能的影响,结果表明超声波能有效地降低镀层中气体含量和改善镀层性能。
20世纪90年代,Vasudevan 等[8～12]对超声波作用于瓦特镀镍作了大量的研究工作。
通过对比试验发现:采用超声波(22kHz 、最大输出功率500W 、可调)可以有效地解决因析氢而限制电流密度提高的问题,提高了沉积速度和极限电流密度,并且提高电镀效率,在较大的电流下,镀层依然光亮;由于浓差极化的降低,使沉积速度和镀层质量得到了提高。
化学镀镍技术的研究与应用
浓度 w% 饱和 饱和 2~50 饱和 饱和 2~73 10 饱和 饱和
温度，℃ 室温 室温 室温 室温 60 室温 室温 室温 室温
耐腐蚀性 A B A A A A A A A
介质 硫化钠 天然树脂 氯化镍 硫酸镍 硝酸 盐酸 硫酸 海水
浓度 w% 饱和 100 饱和 饱和 2~100 10 2~60
———
温度，℃ 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温 室温
耐腐蚀性 A A C C A D D A
注：A 为腐蚀损失率小于 2.5μm/a，B 为腐蚀损失率小于 12.5μm/a，C 为腐蚀损失率小于 25μm/a，D 为 腐蚀损失率大于 25μm/a
表 2 是不同磷含量的镍磷合金镀层与钢铁在不 同介质中的腐蚀电流及腐蚀速率。腐蚀电流越小，镀
热循环试验周期，先在 530℃下加热 9h，然后断电 保温 15h，直到炉内温度由 530℃降至 100℃为止。 共做了 60 个周期的实验，结果表明，Ni-P 合金镀 层在这样的条件下具有完全抗氧化能力 。
2005 年 9 月
朱明军：化学镀镍技术的研究与应用
·43·
3 化ห้องสมุดไป่ตู้镀镍的工艺技术
由于磷镍合金镀层优良的耐蚀性和机械性能， 这一技术在军工产品的防护方面有了很广的应用。 例如，对水陆两栖坦克的操纵部分进行高磷化学镀 镍，使它的寿命得以延长；诸多大型机组碳钢管路 内表面的化学镀镍既节约了成本，又可避免因腐蚀 而造成的事故。下面就典型的碳钢表面进行化学镀 镍的工艺流程做一初步介绍。
第 27 卷（2005)第 5 期
柴油机 Diesel Engine
Vol.27(2005)No.5
工艺与材料
化学镀镍技术的研究与应用
超声波强化电镀过程及改善镀层质量的机理
密度总是小于其极限值, 即 i< id。
由式( 2) 知, 选择 C0 较高的电解液是 提高 i 的有
效途径之一。但对于同一类型的电解液来说, 浓度允
许变化的幅度不是很大。例如瓦特镀镍溶液, 镍盐含
量一般在 200~ 300 克P升范围内。 扩散层厚度 D值通常在 10- 1mm 数量级, 但其变化
同时, 超声波电镀还能够改善镀层质量。在有超 声波条件下, 使用高电流密度进行电镀, 与常规电镀相 比, 可以使镀层较为细致紧密、平整光滑、厚度均匀、无 孔隙、与基体结合良好, 并且具有较高的强度和硬度。 曾经发现, 在频率为 16kHz 的超声场中电镀镍, 硬度可 提高 30% ~ 50% 。在适当的工艺条件下, 也可以使镀 层的内应力低于无超声波电镀的镀层。
2 所示, 在较浓的电解液中这种去极化作用 表现得更
为显著。图中 1、2 号和 3、4 号溶液的硫酸镍含量分别
为 420 和 200 克P升。( 图中: 1, 3- 在超声场中; 2, 4-
无超 声场; 1、2- 含 量 420 克P升; 3、4- 含量 200 克P
升) 。
力低的镀层。但如果将电流密度降低 到无超声波的 工艺范围内, 将由于 极化太 小而得 不到 致密 的合格 镀层。 412 超声波改善镀层质量的作用机理
通常的搅拌作用, 无论是阴极移动、旋转搅拌、循 环流动等机械搅拌方式, 还是人工搅拌方式, 都只能在 一定程度上减小阴极附近扩散层的厚度, 搅拌作用并
32
金刚石与磨料磨具工程
总第 136 期
不能直接达到电极表面, 电极表面附近仍然有一定厚
度的扩散层存在, 扩散层内的溶液仍然是静止的, 并不
发生对流。
超声波加快沉积过程的作用尤其显著。
超声波在电镀技术中应用_何龙
电镀与精饰
文章编号：1001-3849（2011）07-0029-06
第 33 卷第 7 期（ 总 220 期） ·29·
超声波在电镀技术中应用
何 龙， 徐 婷， 谭业发， 谭 华， 尤 峻
（ 解放军理工大学 工程兵工程学院，江苏 南京 210007）
摘要： 超声波技术应用于电镀中可以强化电镀过程、改善镀层质量和优化镀层性能，获得优质镀
声设备使用 日 益 普 及，超 声 波 在 医 疗 诊 断、零 件 质 量检测等领域应用日益广泛，超声波电镀技术在制 备功能镀层、机床刀具以及机械防腐领域得到了快 速的发展［5-8］。本文介绍了超声波在电镀零件清洗 中的应用，叙 述 了 超 声 波 电 镀 金 属 镀 层、纳 米 微 粒 复合镀层方面的研究进展及其工程应用实例，指出 了超声波电镀中有待进一步解决的问题，为超声波 电镀技术进一步研究和开发应用提供指导。
超声波条件下制备的镀层具有晶粒精细致密、 硬度高、耐 腐 蚀 性 好 和 内 应 力 小 等 优 点，已 经 应 用 于镍、铜等 单 质 金 属 镀 层 和 合 金 镀 层 的 制 备，采 用 超声波可以 提 高 生 产 效 率，改 善 镀 层 表 面 质 量，优 化镀层性能［21-25〗。
王秀芝等［26-27］ 分 别 在 超 声 波 和 无 超 声 波 条 件 下制备镍镀层和复合电镀金刚石磨具，研究超声波 对镍镀层性能和复合电镀金刚石磨具的影响，实验 结果表明，电 镀 镍 过 程 中 引 入 超 声 波，可 以 提 高 镀 层硬 度，超 声 波 P 为 200W 时，硬 度 最 大 达 到 510HV； 在超声波作用下，镍镀层的晶粒细小，镀层 呈现压应力 状 态，镍 镀 层 晶 粒 细 化、加 工 硬 化 和 存 在压应力是超声波电镀镍层硬度提高的主要因素； 超声波可以提高镀镍层对金刚石颗粒的包裹能力， 提高金刚石磨具的加工性能。Vasudevan 等［28］在瓦 特镀镍过程中引入 f 为 22kHz、P 为 0 ～ 500W 的超 声波，研究其对镍镀层性能的影响，实验结果表明， 采用超声波可以减少析氢从而提高了沉积速度和 允许使用的电流密度，并且极大的提高阴极电流效 率，降低镍 镀 层 内 应 力，提 高 耐 磨 性 能 以 及 抗 疲 劳 强度，显微硬度由 350HV 提高到 450HV，所获得的 镀层表面粗糙度由 0． 96μm 降低到 0． 56μm。Jensen 等［29］研究了高频超声波强化镍离子沉积的机理，实 验结果表明，瓦特型镀镍液中，采用频率为 1MHz 的 超声波，三 维 沟 槽 底 部 和 沟 壁 上 镍 镀 层 厚 度 均 匀， 超声射流和驻波对镍镀层形貌有显著的影响。
超声波在电镀中应用的研究进展
文章编号:100123849(2010)0120010205 超声波在电镀中应用的研究进展梁 平(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001)摘要:阐述了超声波的工作原理,对超声波在电镀中的作用进行了总结,对超声波电镀单质金属、合金以及复合镀层等工艺的国内外研究现状进行了综述,并对超声波电镀的应用前景进行了展望,并提出了有待深入研究的一些问题。
关 键 词:电镀;超声波;镀层;镀层性能中图分类号:T Q153 文献标识码:AResearch Progress on Ultrason i c Appli cati oni n Electropl ati n gL I A NG Ping(School of Mechanical Engineering,L iaoning Shihua University,Fushun 113001,China) Abstract:The working p rinci p le and functi on of ultras onic treat m ent in electr op lating is discussed in this paper.A ls o,the research status of metal coating,all oy coating and composite coatings p repared by ultra2 s onic p lating is revie wed.A t last,the p r os pect of ultras onic p lating technol ogy is p redicted and s o me p r oble m s in this technol ogy that do need t o be diss olved are p r oposed.Keywords:electr op lating;ultras onic;coating;coating perfor mance引 言超声波技术由于具有投资少、操作方便和对镀层改善效果明显等特点,引起了国内外电镀研究人员的广泛重视[1～3],特别是近20年来,随着超声波设备的普及以及声化学反应器的广泛应用,超声波在电镀领域中的应用也得到了迅速发展。
超声波辅助化学镀镍-钨合金镀层性能的研究
中图分类号 文献标志码 文章编号 YARZ?DQL)!SAMI@E'-%C+JI9_S9-C<+9A9CMI'A9EE;9N'E%M%'-+$%"7 @AA'<C'@M%-OE
1]!#.! ! !
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.!前言
镍"钨合金镀层具有结构致密,硬度高,耐热性 好,耐磨损,耐腐蚀等优点.!"./-近年来"化学镀制备 镍基合金镀层受到了广泛的关注-化学镀是在无外 加电流的情况下"通过金属的催化作用"还原生成金 属的一种方法-与电镀相比"化学镀具有镀层均匀 致密,能在绝缘体上沉积等优点-传统的化学镀工 艺主要靠水浴加热提供能量-长时间的水浴高温使 得系统能耗较大"成本较高-为了加快沉积速率并 降低系统温度"在化学镀过程中引入超声波-研究 了超声波频率对化学镀镍"钨合金镀层的沉积速率 及性能的影响-
*G*!镀液配方
面轮廓仪测试镀层的表面粗糙度- 采用1,.222
主盐 $%(63*0P*6# $2B* ?'A!U"$@*763* 型扫描电子显微镜观察镀层的表面形貌- 采用
基金项目江苏高校品牌专业建设工程资助项目#55/Z*2!#&*3*$
年 月 2.*, **
电镀与环保 !!!!!!!!!!!!!!
液 值为 使用尺寸为 NP !2-
.B2C?k.B2C?k2B!
C? 的铁片作为基底-实验前"对基底进行抛光,除
油,除锈等前处理-前处理完毕后"将铁片放入*22
超声波对硫酸盐镀镍及镀层性能的影响研究
超声波对硫酸盐镀镍及镀层性能的影响研究李延伟;尚雄;黄晓曦;吕频;杨哲龙【摘要】研究了硫酸盐镀镍过程中施加超声波对阴极极化能力、阴极电流效率、分散能力、电化学反应阻抗、镀层内应力和硬度的影响.结果表明,镀镍过程中施加超声波能够降低阴极极化、提高阴极电流效率、改善电解液的分散能力、减小镍沉积阻抗；还能细化镀层晶粒、降低镀层内应力、提高镀层的硬度.%The effects of ultrasonic on the cathodic polarization ability,cathodic current efficiency,throwing power, electrochemical reaction impedance, internal stress and hardness of nickel deposition in sul-fate electrolyte were investigated. Results showed that the introduction of ultrasonic during nickel electroplating could reduce the cathodic polarization, increase the cathodic current efficiency, improve the throwing power and decrease the electrochemical reaction impedance of the nickel deposition. Moreover, the introduction of ultrasonic could also refine the grain size,decrease the internal stresa and increase the hardness of nickel coating.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2012(034)006【总页数】5页(P10-13,32)【关键词】镀镍;硫酸盐;超声波;电流效率;内应力【作者】李延伟;尚雄;黄晓曦;吕频;杨哲龙【作者单位】桂林理工大学化学与生物工程学院,广西桂林541004;桂林理工大学化学与生物工程学院,广西桂林541004;桂林理工大学化学与生物工程学院,广西桂林541004;桂林长海发展有限责任公司,广西桂林541001;哈尔滨工业大学化工学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TQ153.12电镀镍是现代电镀工业中的重要镀种，不仅大量应用于航空航天、精密模具及兵器制造等领域［1］，还在微细制造领域有着重要的应用［2-3］。
超声波化学镀Ni-P镀层的性能研究
超声波化学镀Ni2P镀层的性能研究杨培燕, 宫丽, 顾宝珊, 纪晓春, 范成河(钢铁研究总院, 北京100081)[摘要] 为寻求新的能量输入方式、在降低施镀温度的前提下改善化学镀层的耐蚀性能,将超声波技术引入化学镀工艺制备了Ni-P化学镀层,利用孔隙率测试方法、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动电位极化曲线及交流阻抗等手段,分析了镀层的孔隙率、组织结构和形貌以及镀层的耐腐蚀性能,并将超声波化学镀层与常规化学镀层进行了性能比较。
结果表明,超声波技术的应用能有效地降低化学镀层的孔隙率,提高镀层的耐腐蚀性能。
[关键词] 化学镀; Ni2P镀层; 超声波; 耐蚀性能[中图分类号] TQ153. 2[文献标识码] A[文章编号] 1001 - 1560 (2008) 08 - 0046 – 030前言化学镀层应用于金属材料表面改性有独特的优点,并显示出越来越重要的作用。
目前,常用化学镀镍工艺的能量输入方式主要为水浴加热,化学镀在80 ℃以上进行, 能耗大, 且易在槽壁上沉积[ 1 ] 。
在施镀过程中, 水分挥发快, 镀液易老化, 稳定性差, 还原剂次亚磷酸钠利用率低[ 1 ] ; 同时,高温还会引起某些被镀材料的变形或改性, 因而在一定程度上限制了其应用[ 2 ] 。
因此,寻求新的能量输入方式,在降低施镀温度的前提下改善化学镀层的耐蚀性能,是当前化学镀的重要研究课题。
从根本上改变能量输入方式,开发低温超声波化学镀镍,无论在工业应用上,还是在化学镀理论研究方面都具有重要的意义。
本工作将超声波技术引入化学镀工艺制得了Ni2P化学镀层,通过超声波化学镀层与常规化学镀层的性能比较,探讨了引入超声波技术对镀层性能的影响。
1试验1. 1试样选用尺寸为40 mm ×30 mm ×2 mm 的碳钢板试片,用砂纸打磨至600号待用。
1. 2施镀工艺为研究超声波对化学镀层的影响, 将超声波化学镀层与常规化学镀层加以比较。
化学镀镍技术及其研究进展
化学镀镍技术及其研究进展赵 鹏,王维德(华侨大学材料科学与工程学院,福建泉州362021)摘 要:介绍了国内外化学镀镍技术的发展历史及目前常用化学镀镍工艺,并对现有工艺的缺点及应用进行了分析和讨论。
重点指出了化学镀镍技术的研究发展方向:一方面进一步提高和完善原有化学镀镍工艺,另一方面化学镀镍作为一种新材料制备工艺,通过对镀层进行改性,获得具有复合性能的材料。
关键词:化学镀镍;新材料;研究进展中图分类号:TQ021.4 文献标志码:A 化学镀镍是通过向溶液中加入适当的还原剂,使镍离子还原成金属镍,并在镀件表面沉积的过程。
和电镀镍相比,化学镀镍具有许多优点,主要表现为:1)镀层均匀,其组成为镍或镍与其它元素的合金,结构紧致细密,和同等厚度的电镀镍层比较,化学镀镍层的微孔隙小于电镀镍层,因而其镀层的防腐蚀性能远远优于电镀镍层;2)由于化学镀镍层的致密结构,具有很高的硬度,因而具有优良的耐磨性;3)均镀能力好,操作简便,易于掌握,配槽与调整十分简便;4)镀液使用寿命长;5)镀液已形成系列化商品;6)通过施镀,使某些金属和非金属具有钎焊和锡焊能力;7)生产效率高、成本低;8)对环境的污染较小。
由于这些优点,化学镀镍已在机械、电子及微电子、航空航天、石油化工、汽车、纺织、食品、军事等工业部门获得广泛应用[128]。
1 化学镀镍技术国内外研究概况化学镀镍发展至今大约经过了50年,可分为4个发展阶段[9]:1)最原始镀液的组成是镍盐、还原剂,镀液极不稳定,无实际应用价值;2)镀液的组成是镍盐、还原剂、络合剂,镀液的稳定性有所提高,进入了实用性阶段;3)镀液的组成是镍盐、还原剂、络合剂和稳定剂,镀液的稳定性进一步提高,进入了工业化应用阶段;4)镀液的组成是镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、促进剂、缓冲剂、光亮剂、润湿剂等,镀液的性能进一步改善,工业应用进一步推广。
化学镀镍技术开始于19世纪,早在1845年,Wartz就发现,用次亚磷酸盐还原,金属镍可以从其盐的水溶液中沉积出来,但形成的金属几乎总是粉末状态[1]。
超声波作用下纳米Al_2O_3粉体化学镀Cu的研究
超声波作用下纳米Al 2O 3粉体化学镀Cu 的研究张彩霞 陈早明 田爱堂(江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000)摘要:在超声波作用下,对100nm 左右的Al 2O 3粉体进行化学镀铜,从化学镀铜热力学和动力学两方面对其机理进行探讨。
同时借助X 射线衍射判断其成分组成,用SE M 观察镀覆结果,结合E DAX 光电子能谱仪对其进行表面元素分析。
结果表明:引入超声波可以实现纳米Al 2O 3粉体的化学镀铜,以E DT A -2Na 为配位剂,并加入亚铁氰化钾为稳定剂,可以有效地消除或减少复合粉体中的Cu 2O ,可以一次镀覆得到铜含量为5%～90%的Cu -Al 2O 3复合粉体。
关键词:化学镀铜 纳米氧化铝 超声波1 前言纳米A12O 3-Cu 复合粉体不仅具备纳米材料的优良性能,还具备陶瓷基复合材料的性能,在催化剂、电池、梯度材料等方面有很好的应用前景。
近年来,粉体材料化学镀铜因其特殊的性能而得到广泛的关注。
但是,纳米粉体的化学镀与块状材料的化学镀既有相同点,又有诸多不同点。
主要表现在:镀液组成、镀覆工艺基本相同;但纳米粉体相对于块状材料具有更大的比表面积,使装载量这一影响化学镀的重要参数难以控制,也容易造成镀液分解。
此外,纳米粉体在镀覆过程中必须良好分散,才能均匀镀覆,因而分散成为纳米粉体化学镀过程中非常重要的一个环节。
本实验研究过程中,主要采用超声波强化搅拌,使纳米Al 2O 3粉体充分分散,提高镀铜层的质量。
2 试验2.1 试剂与仪器试剂:盐酸、硫酸、氯化亚锡、硝酸银、氨水、硫酸铜、甲醛、乙二胺四乙酸二钠、亚铁氰化钾、氢氧化钠、甲醇(以上试剂均为分析纯)。
仪器:超声波发生器;MI NIF LEX 日本产X 射线衍射仪;PHI LIPS -X L30型扫描电子显微镜;E DAX 光电子能谱仪。
2.2 纳米A12O 3粉体的来源本实验所用纳米A12O 3粉体为南京海泰纳米材料有限公司生产的α-A12O 3,其形貌如下:图1 纳米A12O 3粉体的SE M 形貌图Figure 1 Nano -Al 2O 3com posite powder topography 如图1所示,氧化铝粉体的平均粒径为100nm 左右,且分布均匀,但由于纳米A12O 3粉体的比表面积很大,吸附能力强,因而可观察到粉体之间有一定的团聚现象。
化学镀镍废水处理工艺研究
化学镀镍废水处理工艺研究化学镀镍是以镍盐和次磷酸盐等共同作用生成的非晶镀层，是一种前沿的表面处理技术，被广泛的用于电子、石油、计算机和汽车等领域。
以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍技术的机理是原子氢理论，该理论认为是H2PO2-催化脱氢产生原子氢并还原镍离子，其总反应式如式(1)所示:随着化学镀时间的不断延长，溶液中的亚硫酸根离子等副产物达到一定浓度时，化学镀溶液会自发分解，金属一磷合金镀层的沉积受到影响，镀层的耐磨性等性能下降，导致废弃，形成化学镀废液。
化学镀镍废液中含有大量难降解有机污染物和无机盐，其中的金属镍含量高达几克每升，镍离子与络合剂EDTA,NTA等结合形成稳定的高浓度难降解工业废液，很难通过传统的化学破络及沉淀方法彻底去除。
同时，化学镀镍废液中含有含量较高的次磷酸根和亚磷酸根离子，不加处理会引起水体富营养化。
目前，化学镀镍废水主要采用化学沉淀法、离子交换法、膜分离及吸附法进行处理。
但离子交换法，膜分离及吸附法存在运行操作技术要求高，膜易受污染以及离子交换剂饱和再生等限制，不能大范围的推广应用。
化学破络及沉淀法操作方便、设备简单，在含镍废水中应用较多。
如施银燕等采用双氧水和NaOH沉淀去除废水中的镍离子，于泊集等使用氢氧化镁处理不同pH值得含镍废水均取得一定的去除效果。
李蛟等用CaO破络合剂处理镀镍废水，结果表明镍离子的最高去除率只有32%，因此，单一的化学试剂处理并无法满足废水中金属离子、无机盐和有机物的同时去除。
《污水综合排放标准》(CB 8978-1996)中明确限定磷酸盐的排放限值应低于0. 5 mg / L ，而化学镀废水中次/亚磷酸盐由于溶度积较高，直接投加Ca和Fe离子对其沉淀效果较差，必须将其氧化为正磷酸根再通过沉淀等手段去除。
Fenton ( H2 O2 +Fe2+)氧化技术是高级氧化技术的一种，其产生轻基自由基(HO·)氧化电位高达2. 8 eV，可以氧化绝大多数的有机或无机物，具有试剂无毒、绿色、操作简单等特点。
化学镀镍技术应用现状及发展分析
化学镀镍技术应用现状及发展分析化学镀镍技术发展简介：化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。
1844年，A.Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。
化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的A.Brenner和G.Riddell的发现，弄清楚了形成涂层的催化特性，发现了沉积非粉末状镍的方法，使化学镀镍技术工业应用有了可能性。
但那时的化学镀镍溶液极不稳定，因此严格意义上讲没有实际价值。
化学镀镍工艺的应用比实验室研究成果晚了近十年。
第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术、公布了许多专利。
1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。
在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术，在各个工业部门得到了广泛的应用。
中国的化学镀镍工业化生产起步较晚，但近几年的发展十分迅速，不仅有大量的论文发表，还举行了全国性的化学镀会议，据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家，但这一数字在当时应是极为保守的。
据推测国内每年的化学镀镍市场总规模应在300亿元左右，并且以每年10%～15%的速度发展。
一.化学镀镍技术：2.1 概念介绍：化学镀又称为无电解镀（Electroless plating），也可以称为自催化电镀（Autocatalytic plating）具体过程是指：在一定条件下，水溶液中的金属离子被还原剂还原，并且沉淀到固态基体表面上的过程。
ASTM B374（ASTM，美国材料与试验协会）中定义为Autocatalytic plating is “deposition of a metallic coating by a controlled chemical reduction that is catalyzed by the metal or alloy being deposited”。