Name: localized bathless metal-composite plating via electrostamping
Uploaded: 2020-09-22T12:30:00
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この作業は、航空機機器の信頼性と保守性向上プログラムとPatuxentパートナーシップによって支えられていました。タウンゼントはONR教員研究フェローシップによって支援されました。著者らはまた、SMCMサッカーチームからの支援を含む、SMCM化学生化学部の教員および学生の一般的な支援を認めている。

1. コーティング塩の準備
注意:ニッケル塩とホウ酸は有毒であり、ニトリル手袋、ゴーグル、ラボコートを含む適切な個人用保護具で扱う必要があります。強酸と塩基は、ヒュームフードで取り扱う必要があり、すべての廃棄物化学物質は有害廃棄物として処分する必要があります。
<ol><li>バランスを使用して、これらの比率で次の粉末を計量:NiSO4·6H2O?...

<ol>
	<li>Hunt, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Comprehensive Composite Materials. , (2000).</li><li>Hovestad, A., Janssen, L. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+codeposition+of+inert+particles+in+a+metallic+matrix.">Electrochemical codeposition of inert particles in a metallic matrix.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 25 (6), 519-527 (1995).</li><li>Zimmerman, A. F., Clark, D. G., Aust, K. T., Erb, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulse+electrodeposition+of+Ni-SiC+nanocomposite.">Pulse electrodeposition of Ni-SiC nanocomposite.</a> Materials Letters. 52 (1), 85-90 (2002).</li><li>Devaneyan, S. P., Senthilvelan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electro+Co-deposition+and+Characterization+of+SiC+in+Nickel+Metal+Matrix+Composite+Coatings+on+Aluminium+7075.">Electro Co-deposition and Characterization of SiC in Nickel Metal Matrix Composite Coatings on Aluminium 7075.</a> Procedia Engineering. 97, 1496-1505 (2014).</li><li>Lekka, M., Kouloumbi, N., Gajo, M., Bonora, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+and+wear+resistant+electrodeposited+composite+coatings.">Corrosion and wear resistant electrodeposited composite coatings.</a> Electrochimica Acta. 50 (23), 4551-4556 (2005).</li><li>Balaraju, J. N., Sankara Narayanan, T. S. N., Seshadri, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroless+Ni-P+composite+coatings.">Electroless Ni-P composite coatings.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 33 (9), 807-816 (2003).</li><li>Jugovi&#263;, B., Stevanovi&#263;, J., Maksimovi&#263;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemically+deposited+Ni+++WC+composite+coatings+obtained+under+constant+and+pulsating+current+regimes.">Electrochemically deposited Ni + WC composite coatings obtained under constant and pulsating current regimes.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 34 (2), 175-179 (2004).</li><li>Hilla, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+self-lubricating+cobalt+coatings+on+metal+surfaces.">Fabrication of self-lubricating cobalt coatings on metal surfaces.</a> Nanotechnology. 18 (11), 115703 (2007).</li><li>Abi-Akar, H., Riley, C., Maybee, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocodeposition+of+Nickel-Diamond+and+Cobalt-Chromium+Carbide+in+Low+Gravity.">Electrocodeposition of Nickel-Diamond and Cobalt-Chromium Carbide in Low Gravity.</a> Chemistry of Materials. 8 (11), 2601-2610 (1996).</li><li>Zhang, X., Chi, Z., Zhang, Y., Liu, S., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Mechanochromic+Luminescent+Metal+Complexes.">Recent Advances in Mechanochromic Luminescent Metal Complexes.</a> Journal of Materials Chemistry C. 1, 3376-3390 (2013).</li><li>Lancsek, T., Feldstein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+electroless+plating.">Composite electroless plating.</a> US Patent. , (2006).</li><li>Walsh, F. C., Ponce de Leon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+electrodeposition+of+metal+matrix+composite+coatings+by+inclusion+of+particles+in+a+metal+layer:+an+established+and+diversifying+technology.">A review of the electrodeposition of metal matrix composite coatings by inclusion of particles in a metal layer: an established and diversifying technology.</a> Transactions of the Institute of Materials Finishing. 92 (2), 83-98 (2014).</li><li>Roos, J. R., Celis, J. P., Fransaer, J., Buelens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+composite+plating+for+advanced+materials.">The development of composite plating for advanced materials.</a> Journal of The Minerals, Metals and Materials Society. 42 (11), 60-63 (1990).</li><li>Guglielmi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+the+Deposition+of+Inert+Particles+from+Electrolytic+Baths.">Kinetics of the Deposition of Inert Particles from Electrolytic Baths.</a> Journal of The Electrochemical Society. 119 (8), 1009-1012 (1971).</li><li>Celis, J. P., R, J. R., Buelens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mathematical+Model+for+the+Electrolytic+Codeposition+of+Particles+with+a+Metallic+Matrix.">A Mathematical Model for the Electrolytic Codeposition of Particles with a Metallic Matrix.</a> Journal of The Electrochemical Society. 134 (6), 1402-1408 (1987).</li><li>He, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+monitoring+of+coating+health+by+in+situ+luminescent+layers.">The monitoring of coating health by in situ luminescent layers.</a> RSC Advances. 5 (53), 42965-42970 (2015).</li><li>Ganapathi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+luminescent+composite+metal+coatings+containing+rare-earth+phosphor+particles.">Electrodeposition of luminescent composite metal coatings containing rare-earth phosphor particles.</a> Journal of Materials Chemistry. 22 (12), 5514-5522 (2012).</li><li>Monnens, W., Deferm, C., Sniekers, J., Fransaer, J., Binnemans, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+indium+from+non-aqueous+electrolytes.">Electrodeposition of indium from non-aqueous electrolytes.</a> Chemical Communications. 55 (33), 4789-4792 (2019).</li><li>Low, C. T. J., Wills, R. G. A., Walsh, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+composite+coatings+containing+nanoparticles+in+a+metal+deposit.">Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit.</a> Surface and Coatings Technology. 201 (1), 371-383 (2006).</li><li>Gerwitz, C. N., David, H. M., Yan, Y., Shaw, J. P., Townsend, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bathless+Inorganic+Composite+Nickel+Plating:+Dry-Cell+Stamping+of+Large+Hygroscopic+Phosphor+Crystals.">Bathless Inorganic Composite Nickel Plating: Dry-Cell Stamping of Large Hygroscopic Phosphor Crystals.</a> Advanced Materials Interfaces. 7 (4), (2020).</li><li>Bite, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+of+phosphorescent+strontium+aluminate+coating+preparation+on+aluminum.">Novel method of phosphorescent strontium aluminate coating preparation on aluminum.</a> Materials and Design. 160 (15), 794-802 (2018).</li><li>Feldstein, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coatings+with+identification+and+authentication+properties.">Coatings with identification and authentication properties.</a> US Patent. , (2012).</li><li>Rose, I., Whittingham, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nickel Plating Handbook. , (2014).</li><li>Anderson, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electroplating Engineering Handbook. , (1996).</li><li>Helle, K., Walsh, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+Composite+Layers+Consisting+of+Inert+Inclusions+in+a+Metal+Matrix.">Electrodeposition of Composite Layers Consisting of Inert Inclusions in a Metal Matrix.</a> Transactions of the Institute of Metal Finishing. 75 (2), 53-58 (1997).</li><li>Kerr, C., Barker, D., Walsh, F., Archer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Electrodeposition+of+Composite+Coatings+based+on+Metal+Matrix-Included+Particle+Deposits.">The Electrodeposition of Composite Coatings based on Metal Matrix-Included Particle Deposits.</a> Transactions of the Institute of Metal Finishing. 78 (5), 171-178 (2000).</li><li>Walsh, F. C., Wang, S., Zhou, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrodeposition+of+composite+coatings:+Diversity,+applications+and+challenges.">The electrodeposition of composite coatings: Diversity, applications and challenges.</a> Current Opinion in Electrochemistry. 20, 8-19 (2020).</li><li>Feldstein, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+coatings+comprising+light+emitting+particles.">Functional coatings comprising light emitting particles.</a> US Patent. , (1996).</li><li>Feldstein, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+plated+articles+having+light-emitting+properties.">Composite plated articles having light-emitting properties.</a> US Patent. , (1998).</li><li>Zimmerman, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+Jet+Plating.">Method of Jet Plating.</a> US Patent. , (1957).</li><li>Schwartz, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+Electroplating.">Method of Electroplating.</a> United States Patent. , (1961).</li></ol>

エレクトロスタンプの重要なステップ。 バスレスエレクトロスタンプは、従来のバス電気メッキと同じ重要なステップの多くを共有しています。これらには、電極の適切な洗浄、電解質への金属イオンの混合、および外部または化学(無電解めっき)を適用し、カソード上の金属の減少を引き起こす可能性が含まれます。また、アノードとカソードの酸化は、すぐに水ですすぎ、?...

従来の電気めっきは、さまざまな金属、合金、金属複合材料の薄膜を導電性表面に堆積させ、目的の用途1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12に対してそれらを機能させるために広く使用されている。この方法は、航空宇宙、自動車、軍事、医療、電子機器の製造に使用される部品に金属仕上げを追加します。メッキされる対象物であるカソードは、金属塩前駆体を含む水浴中に沈め、化学的または電位の印加により被物表面の金属に還元される。非荷電複合粒子は、コーティング中にこれらを浴槽に添加して金属膜に取り込み、金属酸化物や炭化物の場合の硬度を高めるための膜特性、ポリマーによる平滑性、または液体油12,13での潤滑性を高めることができる。しかしながら、これらの粒子はカソードに固有の魅力を欠いているため、金属に組み込まれる複合材料の割合は、浴めっき13、14、15に対して低いままである。これは、成長する金属膜によって埋め込まれるほど長い陰極に吸い付かない大きな粒子にとって特に問題である。さらに、水溶液中の吸湿性粒子は溶媒和物及びそれらの水和シェルは、カソード16との接触を妨げる物理的障壁として作用する。
乾燥した非極性溶媒を使用して水和障壁を完全に除去し、あるいは水和殻を破壊する界面活性剤分子16を有する複合粒子を装飾することによってこの効果を緩和し、粒子とカソードとの接触を可能にするいくつかの有望な方法が示されている。しかし、これらの方法は有機材料を含むため、膜中に炭素汚染が可能であり、これらの有機材料の分解は電極で起こりうる。例えば、使用される有機溶剤(DMSO2およびアセトアミド)は、無空気コーティングのための不活性雰囲気中で130°Cに加熱される。しかし、空気中のコーティング中に不安定であることがわかりました。電極での抵抗加熱のために、有機材料との酸化還元反応は、金属ナノ粒子18の不均一核形成および成長のための不純物または部位をもたらす可能性がある。その結果、粒子カソード吸着の長年の課題に対処する有機自由な水性電気めっき法が必要です。これまでに、金属複合浴用コーティングは、直径19で数マイクロメートル、15%の負荷16、17まで粒子を埋め込むことが示されている。
これに対して、我々は、複合粒子が大きなサイズおよび吸湿性性質20にもかかわらず、高表面被覆でフィルムに埋め込まれるよう強制する無機浴のないエレクトロスタンプ法を記述する。浴を取り除くことによって、プロセスは危険なコーティング液体の容器を含まないし、めっきされる対象物は水没する必要がない。したがって、大きく、煩雑な、または腐食に敏感な物体または水に敏感な物体は、複合材料を有する選択領域でめっきまたは「スタンプ」することができる。また、余分な水の除去は、液体有害廃棄物のクリーンアップが少なく必要があります。
ここでは、非毒性で空気安定なユーロピウムとジスプロシウムドープ、ストロンチウムアルミン酸(87±30μm)をニッケルを高負荷(最大80%)で共堆積させることにより、明るい蛍光金属フィルムを製造する方法を実証します。これは、浴中でめっきされ、したがって小さい(ナノメートルから数マイクロメートル)の蛍光体12に限定された以前の例とは対照的である。さらに、以前に報告された電解質フィルムは、短波UV光の下でのみ蛍光を発し、プラズマ酸化電解質21を有するアルミナフィルム中の1〜5μmのルミネセントストロンチウムアルミン酸結晶を成長させた最近の報告を除く。蛍光金属フィルムは、道路標識照明21、航空機メンテナンス機器の位置と識別20、自動車およびおもちゃの装飾、目に見えないメッセージ、製品認証22、安全照明、メカノクロミックストレス識別10およびトライボロジカルウェア目視検査12、16を含む薄暗い環境を含む多くの業界で広範囲に及ぶアプリケーションを有することができる。光る金属表面に対するこれらの潜在的な用途にもかかわらず、この方法は、電気めっきを介して以前は不可能であった新しい様々な金属複合機能コーティングを製造するために、追加の大規模および/または湿吸湿性複合粒子を含むように拡張することができます。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>37% M Hydrochloric Acid (aq)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>320331-500ML</td>
			<td>corrosive - handle in fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Nitric Acid (aq)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>438073-500ML</td>
			<td>corrosive - handle in fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium magnesium aluminate, europium doped (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>756512-25G</td>
			<td>fine powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric Acid (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>B6768-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Swab</td>
			<td>Q-tips</td>
			<td>Q-tips Cotton Swabs</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>IJ 1.46r</td>
			<td>free software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel (II) chloride hexahydrate (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>223387-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel (II) sulfate hexahydrate (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>227676-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel foil (s)</td>
			<td>AliExpress</td>
			<td>Ni99.999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile gloves</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-149-863B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nylon membrane (s)</td>
			<td>Tisch Scientific</td>
			<td>RS10133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Microscope equipped with FTIC filter (470 &#177; 20 nm)</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse 80i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Wrap</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-305654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain Mortar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB961A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain Pestle</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB961K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Hydroxide (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>221473-25G</td>
			<td>corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat with platinum wire</td>
			<td>Gamry Instruments</td>
			<td>1000E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scoopula</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrofluorometer</td>
			<td>Photon Technology International</td>
			<td>QM-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strontium aluminate, europium and dysprosium doped (s)</td>
			<td>GloNation</td>
			<td>756539-25G</td>
			<td>powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable linear DC power supply</td>
			<td>Tekpower</td>
			<td>TP3005T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttrium oxide, europium doped (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>756490-25G</td>
			<td>fine powder</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

localized bathless metal-composite plating via electrostamping

金属マトリックスに埋め込まれた粒子を含む複合メッキは、多かれ少なかれ導電性、硬い、耐久性のある、潤滑または蛍光を作るために金属コーティングの特性を高めることができます。しかし、複合粒子は1)荷電していないためカソードに強い静電誘引力を持たない、2)吸湿性で水分補給シェルによってブロックされる、または3)かき混ぜながら陰極で停滞したままにするには大きすぎるため、金属めっきよりも難しい場合があります。ここでは、大きな吸湿性リン酸化粒子と親水性膜を含む水濃電解質ペーストを挟んだアノードおよび陰極ニッケルプレートを含む浴びなしめっき法の詳細について述べる。電位を印加した後、ニッケル金属は、停滞した蛍光体粒子の周りに堆積し、それらをフィルムに捕捉する。複合コーティングは、フィルムの粗さ、厚さ、複合表面ローディングのための光学顕微鏡検査によって特徴付けられる。また、蛍光分光法を用いて、これらのフィルムの輝度を定量化して、様々な電流密度、コーティング時間および蛍光体負荷の影響を評価することができる。

このプロトコルに従った後、金属の薄いコーティングはカソード表面にメッキされ、コーティングペーストに添加された複合粒子を含む必要があります。蛍光性または着色された粒子の組み込みは、未被覆表面と比較して外観の変化の結果として目視検査によって観察することができる(図1A1−A3)。複合粒子の表面被覆率を調べ、被覆の表面形態を観察する?...

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Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

ここで提示されるバスレス電気メッキのプロトコルは、複合粒子を含む停滞した金属塩ペーストが低く、高負荷時に金属複合材料を形成する。この方法は、複合材料粒子を金属マトリックスに埋め込む電気めっき(ジェット、ブラシ、バス)の他の一般的な形態が直面する課題に対処する。

エレクトロスタンプによる局所的なバスレス金属複合めっき

Composite plating with particles embedded into the metal matrix can enhance the properties of the metal coating to make it more or less conductive, hard, ...

電解質中に複合粒子を捕捉し、金属でプレートを押し付ける電気スタンプ。この新しい技術により、水に敏感な物体でも高い複合粒子の荷重が可能です。典型的な電気めっきとは異なり、この技術は、液体浴中に対象物を水没させる必要はありません。サイズや形状に関係なく、任意の導電性オブジェクト。機能性材料でコーティングすることができます。蛍光金属複合コーティングは、機械部品の航空機メンテナンス機器の位置、道路標識照明、走行論理マーキングなど、薄暗い光環境に対するアプリケーションに大きく及んでいます。テキスト原稿に記載されているように硫酸ニッケル、六水和物及びホウ酸の計量を開始し、それらをバイアルに組み合わせます。この塩の混合物を十分に細かい粉末に粉砕します。適切な保護具、ヒュームフード、有害廃棄物処理システムを使用してください。次に、1.8グラムのユーロピウムジスプロシウムドープストロンチウムアルミン酸、ユーロピウムドープドプド酸化イットリウムまたはユーロピウムドープバリウム、アルミン酸マグネシウムを重量を量り、約10分間磁器モルタルと害虫を使用して微粉末に粉砕します。貯蔵のための容器の中に塩混合物と粉砕複合粉末を結合します。コーティング領域の平方センチメートル当たりこの混合物の0.188グラムの重量を量り、開いた上の容器に加えて、この混合物にコーティング面積の平方センチメートルあたり40マイクロリットルの水を加え、塩を溶解し、厚いペーストを形成するためにかき混ぜる。はさみを使用して、アノード箔の表面から有機物を除去するためにめっきする物体に合った大きさと形状にアノードを切断し、カソードは綿棒または布を使用して10ミューラー水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムでそれをきれいにします。水で表面をすすぎ、余分なベースを除去し、特定の金属表面および合金を活性化するための推奨事項に従って、綿棒または布を使用して選択的濃縮酸で拭くことによってコーティングを受け取るために金属表面を活性化します。これをフームフードで行い、塩化水素蒸気への暴露を避けるために、調製したコーティングペーストをカソードの物体に素早く堆積させ、領域全体を覆い、隙間を避けるようにしてください。綿棒や布を使用して濃縮酸で拭くことによって、アノード表面を活性化します。電流効率の計算が必要な場合は、分析バランスを用いて陽極とカソードの質量を記録する。電源を目的の電流または電圧モードにプリセットします。ナイロンシートなどの親水性膜を切り、陰極との直接接触を避けるために、アノードコーティングペーストの上に置きます。少量のペーストまたは乾燥塩の混合物をシートに加えます。次に、塩を部分的に溶解するために水を2滴加えます。このプロセスにより、ナイロンシートは導電性を持たせ、コーティング反応で電荷のバランスを取るために必要な電解質を介してイオンを大量に輸送できるようにします。これは、ニッケル塩水溶液中にナイロン膜を浸すことによっても達成できる。アクティブ化されたアノードを上に置き、負と正の両方のリードを陰極オブジェクトにアタッチします。システム全体をプラスチックで覆い、水を保持し、適度な圧力を加えます。電源をオンにし、必要な期間コーティングを続けます。電源をオフにして、システムを露出させます。リード線を外し、カソードオブジェクトを水洗で洗浄し、システムの他のコンポーネントを水に浸して、適切にラベル付けされた有害廃棄物容器にこの水溶液を廃棄します。コーティングされていない複合粒子を取り除くために、手袋を着用して手でカソードオブジェクトを優しくこすった。分析バランスを使用してアノードとカソードの質量を記録し、元の質量との差を計算します。紫外線ランプで蛍光コーティングを観察し、金属複合材料の明るさと一貫性を確認します。一定電流とクロノアンペロメトリーの電圧変化を監視して、一定電圧で電流の変化を監視するには、クロノポテンシオメトリーを使用します。電位スタッドをオンにして、持続時間と印加電流または電圧を指定します。前述のようにコーティングを準備する。校正された3つの電極システムを使用して、電圧を基準規格に正規化します。アノードとナイロンシートの間に擬似参照電極として白金線を設置します。そして、接触を避けるために別のナイロンシートでそれをカバーします。数滴の水と少量のコーティングペーストを陽極に堆積させます。最後に、リードを電極に接続し、シールプレスし、テキスト原稿に記載されているようにコーティングを開始します。電圧または電流の変化を監視します。蛍光性または着色された粒子の組み込みは、未コーティング面と比較して外観の変化に起因して観察され得る。光学顕微鏡を用いて表面被覆を調査し、被膜の表面形態を観察した。サンプルは、クロノアンペロメトリーの時間の関数として、およびコーティング中にクロノポテンシオメトリーの電流密度が増加する関数として、クロスセクションの複合粒子表面カバレッジの割合を明らかにするためにトップダウンまたはカットを観察した。サーフェス カバレッジも厚さと相関しています。コーティングパラメータは、クロノアンペロメトリーを用いて定電圧で監視することができ、また、金属複合コーティングの明るさを蛍光分光法で定量し、発光量子収率の計算をピーク領域の比を用いて行った。このプロトコルを試みるとき、コーティングする前に電極を適切に洗浄し、活性化することが重要です。また、前駆体電解質混合物を十分に粉砕することで、滑らかな均一なコーティングにつながります。前駆体複合電解質ペーストは、スプレーコーティングまたは粉体コーティングによって堆積させ、時間と材料を節約することもできます。このようにして、オブジェクトを大きなスケールでコーティングすることができます。この新しい技術は、以前はバス、ジェットまたはブラシめっきと互換性のない他の大きなまたは湿気性の複合粒子を組み込むために科学的探査を刺激するかもしれない。

Research

JoVE Journal

Chemistry

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&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. ...