Galvanoplastia del grafito - Guía completa

En el continuo desarrollo de la ciencia de los materiales, la investigación, el desarrollo y la aplicación de nuevos materiales ha sido siempre una fuerza clave para promover el progreso de diversas industrias. El grafito galvánico, como nuevo material que combina las propiedades únicas del grafito con las ventajas de la tecnología galvánica. En los últimos años ha mostrado un gran potencial de aplicación en muchos campos.

Características del grafito y base galvánica

Características del grafito

El grafito es un carbono cristalino, los átomos de carbono están dispuestos en capas hexagonales, y las capas se ven afectadas por débiles fuerzas de Van der Waals. Su estructura única hace que tenga un bajo coeficiente de fricción, buena lubricidad, a menudo utilizado como lubricante mecánico, reduciendo la fricción y el desgaste de las piezas. Como los átomos de carbono de la capa tienen enlaces π conjugados, los electrones pueden moverse libremente. Por tanto, la conductividad eléctrica es buena, y se utiliza sobre todo como material de electrodos en el campo de la electrónica. Además, tiene alta estabilidad térmica, alta conductividad térmica y se puede utilizar para la disipación de calor. Estabilidad química, resistencia a la corrosión, se puede utilizar en entornos de corrosión química.

Principio de galvanoplastia

La galvanoplastia es la tecnología de deposición de materiales sobre una superficie sólida mediante electroquímica. Basándose en la reacción de la célula electrolítica, el sustrato que se va a revestir (como el grafito) se sumerge en la solución de revestimiento que contiene iones metálicos revestidos. Y se utiliza el metal recubierto o el electrodo inerte como ánodo. Tras aplicar tensión continua, los iones metálicos de la solución galvánica se desplazan al cátodo bajo la acción del campo eléctrico. Los electrones se reducen a átomos metálicos y se deposita un revestimiento uniforme y denso en la superficie del sustrato. Controlando la densidad de corriente, el tiempo de revestimiento, la temperatura y otros parámetros, el espesor, se puede regular con precisión la calidad y el rendimiento del revestimiento.

El proceso de galvanoplastia del grafito

Pretratamiento con grafito

Antes de la galvanoplastia, es esencial pretratar el grafito. En primer lugar, limpie la superficie de grafito para eliminar la superficie de aceite, polvo y otras impurezas. Puede utilizar la limpieza por ultrasonidos, la limpieza química y otros métodos. Por ejemplo, la limpieza ultrasónica con disolventes orgánicos (como la acetona) puede eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos de la superficie de grafito.

Seguido de un tratamiento de engrosamiento, el objetivo es aumentar la rugosidad de la superficie de grafito y mejorar la fuerza de unión entre el revestimiento y el sustrato. Esto se puede conseguir mediante corrosión química o esmerilado físico. Por ejemplo, utilizando una concentración adecuada de solución ácida para corroerlo durante un breve periodo de tiempo. De este modo, la superficie forma una estructura microscópica rugosa, que proporciona una mejor base de adherencia para la posterior galvanoplastia.

Selección del proceso de galvanoplastia

Existe una gran variedad de procesos de galvanoplastia comunes. Para el grafito galvánico, debe seleccionar el proceso adecuado en función de las necesidades específicas. Por ejemplo, en el proceso de niquelado, el recubrimiento de níquel tiene buena dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Es adecuado para productos de grafito con alta dureza superficial y propiedades protectoras.

El proceso de cobreado tiene una excelente conductividad eléctrica debido a su revestimiento de cobre. A menudo se puede utilizar en electrodos de grafito y otros productos con requisitos especiales de conductividad eléctrica. Además, hay galvanoplastia metales preciosos (como el oro, la plata) proceso. Esto puede dar a los productos de grafito propiedades eléctricas especiales y decorativos, adecuados para los componentes electrónicos de gama alta.

Optimización de los parámetros de galvanoplastia

Los parámetros de la galvanoplastia influyen significativamente en la calidad y el rendimiento del revestimiento. La densidad de corriente es uno de los parámetros clave. En términos generales, una menor densidad de corriente puede hacer que el revestimiento cristalice fino y uniforme, pero la velocidad de deposición es lenta. Una mayor densidad de corriente puede acelerar la velocidad de deposición, pero puede provocar un revestimiento rugoso, cristalización dendrítica o carbonización. Por ejemplo, en la electrodeposición de níquel, la densidad de corriente adecuada suele ser de 1-5A /dm2.

El tiempo de revestimiento afecta directamente al espesor del revestimiento. El tiempo de revestimiento influye directamente en el espesor del revestimiento, por lo que debe calcularse con precisión en función del espesor de revestimiento requerido. La temperatura no puede ser ignorada, la temperatura adecuada puede mejorar la velocidad de difusión de los iones, mejorar la calidad del recubrimiento. El control general de la temperatura de la solución galvánica oscila entre 20-60 °C.

Características de rendimiento del grafito galvánico

Calidad del revestimiento

La calidad del revestimiento de grafito galvánico es excelente, y el revestimiento se combina firmemente con la matriz de grafito y no es fácil que se desprenda. Mediante un tratamiento previo y un control del proceso de revestimiento razonables, se puede obtener un revestimiento uniforme y denso. Por ejemplo, con un tratamiento de desbaste adecuado y unos parámetros de galvanoplastia optimizados, el revestimiento de níquel puede unirse firmemente a la matriz de grafito. Y el recubrimiento permanece intacto tras la flexión, el desgaste y otras pruebas.

La uniformidad del espesor del revestimiento es buena y puede controlarse con precisión dentro del intervalo requerido. Cumple los requisitos de diferentes escenarios de aplicación para el espesor del revestimiento. Al mismo tiempo, la superficie del revestimiento es lisa, lo que puede mejorar eficazmente la calidad del aspecto y el rendimiento de los productos.

Propiedades completas de los materiales

El grafito galvánico integra las ventajas del grafito y del metal revestido.

Propiedades mecánicas

Se han mejorado considerablemente. Tomando como ejemplo el grafito niquelado, la tenacidad original del grafito se combina con la dureza del niquelado. De modo que tiene mayor resistencia al desgaste y a los impactos, manteniendo cierta flexibilidad. Y se puede utilizar para fabricar juntas mecánicas.

Propiedades eléctricas

Puede tener una mejor conductividad eléctrica o propiedades eléctricas especiales en función del metal recubierto. Por ejemplo, la conductividad eléctrica del grafito revestido de cobre es aún mayor. Es adecuado para la fabricación de electrodos de alto rendimiento y conectores electrónicos.

Estabilidad química

El revestimiento puede proteger eficazmente la matriz de grafito y mejorar su resistencia a la corrosión en entornos químicos agresivos. Y esto amplía su campo de aplicación.

Aplicación del grafito galvánico

Campo electrónico

Con buena conductividad eléctrica y estabilidad química, actúa como material de electrodos en circuitos integrados. Por ejemplo, los electrodos de grafito plateado para conexiones de chips de gama alta garantizan una transmisión estable de las señales electrónicas y mejoran el rendimiento de los chips. Al mismo tiempo, debido a su excelente conductividad térmica y fácil procesamiento, puede convertirse en un disipador de calor. Es eficaz para CPU de ordenador, procesador de teléfono móvil y otros equipos para disipar el calor, evitar el sobrecalentamiento y la reducción de la eficiencia.

Campo de energía

En las baterías de iones de litio, el grafito niquelado como material de electrodo negativo puede mejorar la compatibilidad con el electrolito. Y reducir la polarización de la batería, mejorar la densidad energética, el rendimiento de carga y descarga y la vida útil del ciclo. En pilas de combustible, placas bipolares fabricadas con él aprovechan su conductividad y resistencia a la corrosión para mejorar el rendimiento y la estabilidad de la batería. Y también ayuda a una conversión eficiente de la energía.

Sector mecánico

A menudo puede utilizar el niquelado o cromado anillo de estanqueidad de grafito en la fabricación de cierres mecánicos. Combina la autolubricación del grafito y la resistencia al desgaste del revestimiento metálico. Y puede prevenir eficazmente la fuga de medios en entornos difíciles como alta velocidad, alta temperatura y alta presión. Puede utilizarse ampliamente en bombas, compresores y otros equipos de las industrias petroquímica, aeroespacial y otras. Además, también se puede utilizar para fabricar componentes como cojinetes y engranajes. Para reducir las pérdidas por fricción y mejorar la eficacia de los sistemas mecánicos.

Conclusión

El grafito galvánico integra las características del grafito y la tecnología galvánica. Mediante un pretratamiento fino y la optimización del proceso y los parámetros, puede obtener productos de alta calidad. Tiene un excelente rendimiento y se utiliza ampliamente en electrónica, energía, maquinaria y otras industrias. Y se espera que cree mayor valor en el futuro con el desarrollo de la tecnología.