Гальванічний графіт - повний посібник

У безперервному розвитку матеріалознавства дослідження, розробка та застосування нових матеріалів завжди були ключовою силою, що сприяла прогресу різних галузей промисловості. Гальванічний графіт, як новий матеріал, поєднує в собі унікальні властивості графіту з перевагами гальванічної технології. В останні роки він показав великий потенціал застосування в багатьох галузях.

Характеристики графіту та гальванічної основи

Характеристики графіту

Графіт - це кристалічний вуглець, атоми вуглецю розташовані гексагональними шарами, і на шари впливають слабкі сили Ван-дер-Ваальса. Унікальна структура робить його низьким коефіцієнтом тертя, хорошою змащувальною здатністю, часто використовується як механічне мастило, зменшуючи тертя і знос деталей. Оскільки атоми вуглецю в шарі мають спряжені π-зв'язки, електрони можуть вільно рухатися. Тому електропровідність хороша, і він в основному використовується як електродний матеріал в електронній галузі. Крім того, він має високу термостійкість, високу теплопровідність, і ви можете використовувати його для розсіювання тепла. Хімічна стійкість, корозійна стійкість, ви можете використовувати його в умовах хімічної корозії.

Принцип нанесення гальванічного покриття

Гальваніка - це технологія нанесення матеріалів на тверду поверхню за допомогою електрохімії. На основі реакції в електролітичній комірці підкладка, що підлягає покриттю (наприклад, графіт), занурюється в гальванічний розчин, що містить іони металу, який покривається. А в якості анода використовується метал з покриттям або інертний електрод. Після подачі постійної напруги іони металу в гальванічному розчині під дією електричного поля рухаються до катода. Там електрони відновлюються до атомів металу, і на поверхні підкладки осаджується рівномірне і щільне покриття. Контролюючи щільність струму, час нанесення покриття, температуру та інші параметри, товщину, можна точно регулювати якість і продуктивність покриття.

Процес гальванічного нанесення графіту

Попередня обробка графіту

Перед нанесенням гальванічного покриття необхідно провести попередню обробку графіту. Перш за все, очистіть поверхню графіту, щоб видалити з неї масло, пил та інші забруднення. Ви можете використовувати ультразвукове очищення, хімічне очищення та інші методи. Наприклад, ультразвукове очищення органічними розчинниками (такими як ацетон) може ефективно видалити органічні забруднювачі з поверхні графіту.

Наступне огрубіння має на меті збільшити шорсткість графітової поверхні та покращити силу зчеплення між покриттям та основою. Цього можна досягти за допомогою хімічної корозії або фізичного шліфування. Наприклад, використовуючи розчин кислоти відповідної концентрації для корозії протягом короткого часу. Таким чином, поверхня утворює мікроскопічну шорстку структуру, яка забезпечує кращу адгезійну основу для подальшого нанесення гальванічного покриття.

Вибір гальванічного процесу

Існує безліч поширених гальванічних процесів. Для гальванічного графіту слід вибрати відповідний процес відповідно до конкретних потреб. Наприклад, в процесі нікелювання нікелеве покриття має хорошу твердість, зносостійкість і корозійну стійкість. Воно підходить для графітових виробів з високою поверхневою твердістю і захисними властивостями.

Процес міднення має чудову електропровідність завдяки своїй мідне покриття. Його часто використовують у графітових електродах та інших виробах з особливими вимогами до електропровідності. Крім того, існує процес гальванічного нанесення дорогоцінних металів (таких як золото, срібло). Це може надати графітовим виробам особливих електричних властивостей і декоративності, придатних для електронних компонентів високого класу.

Оптимізація параметрів гальванічного покриття

Параметри гальванопластики мають значний вплив на якість і продуктивність покриття. Щільність струму є одним з ключових параметрів. Взагалі кажучи, нижча щільність струму може призвести до того, що покриття кристалізується тонко і рівномірно, але швидкість осадження буде повільною. Вища щільність струму може прискорити швидкість осадження, але може призвести до шорсткості покриття, дендритної кристалізації або обвуглювання. Наприклад, при нанесенні нікелю відповідний діапазон густини струму зазвичай становить 1-5 А/дм2.

Час нанесення покриття безпосередньо впливає на товщину покриття. І ви повинні точно розрахувати час нанесення покриття відповідно до необхідної товщини покриття. Температуру не можна ігнорувати, відповідна температура може покращити швидкість дифузії іонів, покращити якість покриття. Загальний контроль температури гальванічного розчину між 20-60 ° C.

Експлуатаційні характеристики гальванічного графіту

Якість покриття

Якість покриття гальванічного графіту відмінна, а покриття міцно поєднується з графітовою матрицею і нелегко відпадає. Завдяки розумній попередній обробці та контролю процесу нанесення покриття можна отримати рівномірне та щільне покриття. Наприклад, за допомогою відповідної грубої обробки та оптимізованих параметрів гальваніки нікелеве покриття може бути щільно пов'язане з графітовою матрицею. І покриття залишається неушкодженим після згинання, зносу та інших випробувань.

Рівномірність товщини покриття хороша, яку можна точно контролювати в межах необхідного діапазону. Він відповідає вимогам різних сценаріїв нанесення щодо товщини покриття. У той же час поверхня покриття гладка, що може ефективно покращити якість зовнішнього вигляду та експлуатаційні характеристики виробів.

Комплексні властивості матеріалів

Гальванічний графіт поєднує в собі переваги графіту та металу з покриттям.

Механічні властивості

Вони значно покращуються. Якщо взяти за приклад нікельований графіт, то оригінальна в'язкість графіту поєднується з твердістю нікелевого покриття. Таким чином, він має кращу зносостійкість і ударостійкість, зберігаючи при цьому певну гнучкість. І ви можете використовувати його для виготовлення механічних ущільнень.

Електричні властивості

Він може мати кращу електропровідність або особливі електричні властивості залежно від металу, на який наноситься покриття. Наприклад, електропровідність обмідненого графіту ще більше підвищується. Він підходить для виготовлення високоефективних електродів та електронних роз'ємів.

Хімічна стабільність

Покриття здатне ефективно захистити графітову матрицю, підвищити її корозійну стійкість у жорстких хімічних середовищах. А це розширює сферу його застосування.

Застосування гальванічного графіту

Електронне поле

Маючи хорошу електропровідність і хімічну стійкість, він виступає в якості електродного матеріалу в інтегральних схемах. Наприклад, посріблені графітові електроди для висококласних з'єднань мікросхем, щоб забезпечити стабільну передачу електронних сигналів і підвищити продуктивність мікросхем. У той же час, завдяки чудовій теплопровідності та легкій обробці, ви можете зробити з нього тепловідвід. Він ефективний для процесора комп'ютера, процесора мобільного телефону та іншого обладнання для розсіювання тепла, запобігання перегріву та зниження ефективності.

Сфера енергетики

У літій-іонних акумуляторах нікельований графіт як матеріал негативного електрода може покращити сумісність з електролітом. А також зменшити поляризацію акумулятора, підвищити щільність енергії, продуктивність заряду і розряду та тривалість циклу. У паливних елементах, біполярні пластини виготовлені з нього, використовують його провідність і корозійну стійкість для підвищення продуктивності та стабільності батареї. А також сприяє ефективному перетворенню енергії.

Механічне поле

Часто можна використовувати нікельовані або хромовані графітове ущільнювальне кільце у виробництві механічних ущільнень. Поєднує в собі самозмащування графіту та зносостійкість металевого покриття. Він може ефективно запобігати витоку середовища в суворих умовах, таких як висока швидкість, висока температура та високий тиск. І ви можете широко використовувати його в насосах, компресорах та іншому обладнанні в нафтохімічній, аерокосмічній та інших галузях промисловості. Крім того, ви також можете використовувати його для виготовлення таких компонентів, як підшипники та шестерні. Для зменшення втрат на тертя та підвищення ефективності механічних систем.

Висновок

Гальванічний графіт поєднує в собі характеристики графіту та технології гальваніки. Завдяки ретельній попередній обробці, оптимізації процесів і параметрів можна отримати високоякісну продукцію. Він має відмінні експлуатаційні характеристики і широко використовується в електроніці, енергетиці, машинобудуванні та інших галузях промисловості. Очікується, що з розвитком технологій він буде створювати більшу цінність у майбутньому.