Hva er ruteniumbelegg, og hvordan kan det forbedre produktene dine?
Ruteniumbelegg for smykker: Guide til harde, svarte og hvite overflater
Innledning:
Ruteniumplettering er en elektropletteringsprosess som legger på et lag av rutenium, et hardt, sølvhvitt metall i platinagruppen. Men hva er de viktigste fordelene? Pletteringen gir eksepsjonell hardhet (Hv 640), overlegen slitasje- og korrosjonsbestandighet og utmerket varmebestandighet. Det kan gi både dekorative hvite overflater og stabile svarte overflater (ved hjelp av tilsetningsstoffer som tiourea). Selv om pletteringslaget kan ha høy indre spenning, finnes det metoder for å redusere den. Denne artikkelen beskriver pletteringsløsninger, prosessbetingelser og egenskaper, og forklarer hvorfor rutenium brukes til smykker, klokker og elektroniske komponenter som relékontakter.
Innholdsfortegnelse
Del I Oversikt
Rutenium har atomnummer 44 i det periodiske system, med grunnstoffsymbolet Ru. Det er et sølvhvitt, hardt og sprøtt metall som ble oppdaget av J.J. Berzelius og G.W. Osann i 1828. Det oppløses i sterke syrer og reagerer langsomt med kongevann.
Vanlige parametere for rutenium er vist i tabell 7-1.
Tabell 7-1 Vanlige parametere for rutenium
| Karakteristiske parametere | Karakteristisk verdi |
|---|---|
|
Elementnavn, elementsymbol, atomnummer Klassifisering Gruppe, periode Tetthet, hardhet Farge Relativ atommasse Atomradius Sammensatt verdi Oksidasjonsverdi Krystallinsk struktur smeltepunkt Kokepunkt Fordampningsvarme Oppløsningsvarme Spesifikk varmekapasitet Konduktivitet Termisk ledningsevne |
Rutenium、Ru、44 Overgangsmetall 8(Ⅷ)、5 12370 kg/m3、6. 5 Sølvhvit 101.07 130pm 126pm 2、3、4、6、8 Presis sekskantet struktur 2607K (2334℃) 4423K (4150℃) 595 kJ/mol 24 kJ/mol 234J/(kg - K) 13. 7X106m -Ω 117 W/(m - K) |
Rutenium er mye brukt i industrielle kjemiske katalysatorer, elektroniske komponenter, tannlegeringer, dekorative gjenstander, papirvarer, legemidler osv. Etter tilsetning av alkalimetaller er ruteniumlegeringer svært aktive katalysatorer for ammoniakksyntese. For å forhindre global oppvarming og kontrollere eksosutslipp fra biler, utvikler forskjellige land over hele verden kontinuerlig forskjellige brenselceller. For eksempel kan 30% ~ 50% ruteniumlegeringer tilsatt platinagruppemetaller brukes som katalysatorer for metanol brenselceller. I ikke-silisiumbaserte fargestoffsensibiliserte solceller har bruk av ruteniumkomplekser som fargestofflag forbedret konverteringseffektiviteten, noe som har vakt stor oppmerksomhet. Ruthenium brukes i dag på stadig flere områder, selv om den årlige bruken fortsatt er mindre enn for platina og gull.
Tabell 7-2 viser egenskapene til metallisk rutenium og sammenligninger med rhodium og palladium i samme platinagruppe.
Tabell 7-2 Egenskaper for metallene rutenium, rhodium og palladium
| Eiendommer | Metalltype | ||
|---|---|---|---|
| Ru | Rh | Pd | |
|
Atomnummer Relativ atommasse Krystallinsk struktur Tetthet (20℃)/(g/cm3) Smeltepunkt (20℃)/°C Kokepunkt/°C Hardhet (etter gløding)/Hv Resistivitet (20 ℃)/μΩ-cm Redokspotensial/mV |
44 101.07 Kvadratisk krystall med de tetteste porene 12. 45 2310 4052 240 6. 71 0. 68 |
45 102. 91 Flatesentrert kubisk krystall 12.41 1960 3687 100 4. 33 0. 78 |
46 106. 4 Flatesentrert kubisk krystall 12. 02 1552 2870 40 9. 93 0. 92 |
Fra tabellen kan det sees at smeltepunktet og kokepunktet til stiften er høyere enn for rhodium og palladium, med større varmebestandighet og lysbuemotstand; den elektriske resistiviteten er lavere enn for palladium; hardheten etter gløding er mye høyere enn for rhodium og palladium. Når det gjelder elektrokjemiske egenskaper, er standard oksidasjonspotensialet til stiften (0,68) lavere enn for rhodium. (0,78) og palladium (0,92); elektrodepotensialet til stiften i et surt medium er omtrent (standard hydrogenelektrode), og i et alkalisk medium er det 0,4V (pH 12, standard hydrogenelektrode).
Blant platinagruppemetallene er den klorerte overspenningen av oksidene av rhodium og rutenium (RuO2) er svært lav, og har utmerket katalytisk ytelse og god korrosjonsbestandighet.
Del II Galvanisering av rhodium
Selv om Ru har overlegne fysiske og kjemiske egenskaper, har ruteniumbelegg ikke blitt mye brukt. Dette skyldes hovedsakelig at Ru-forbindelser ikke er stabile nok, strømeffektiviteten er lav, og det indre stresset i ruteniumpletteringslaget er også relativt høyt.
Senere, etter mye forskning, dukket det også opp mange patenter. Reid og andre foretok en detaljert sammenligning av ulike pletteringsløsninger. Ru tilhører den lette platinagruppen og har spesielle egenskaper. Tabell 7-2 sammenligner tre lette platinametaller (Merk: tunge platinametaller er Os, Ir, Pt). Ved ruteniumplettering er ruteniumsaltnitroklorid-salter mainstream, og typene frie syrer varierer. Conn anser sulfonsyrepletteringsløsningen i tabell 7-3 som den beste.
Tabell 7-3 Sammensetning og betingelser for ruteniumpletteringsløsning
| Sammensetning og prosessbetingelser | Formulering og konsentrasjon av komponenter | |||
|---|---|---|---|---|
| Nitrosylklorid rutenium-pletteringsløsning | Kaliumtetraklorhydratrutenat-pletteringsløsning | Ruteniumsulfat: hvit ruteniumbelegg | Ruteniumsulfatløsning: svart ruteniumbelegg | |
|
Nitrosoruteniumklorid/(g/L) Ruteniumkonsentrasjon/(g/L) Kaliumrutenat tetraklorhydrat/(g/L) Ruteniumkonsentrasjon/(g/L) Kaliumdihydrogenfosfat/(g/L) Ruteniumsulfat/(g/L) Ruteniumkonsentrasjon/(g/L) Sulfaminsyre/(g/L) Fosforsyre/(mL/L) Sulfid/(g/L) pH Temperatur/°C Strømtetthet/(A/dm2) |
10 3. 5〜4. 5 - - - - - 10〜20 - - - 50〜65 0. 5〜1. 5
|
- - 32. 5 10〜20 110 - - - 50 - 1. 7 70 1 |
- - - - - 4. 8〜12 3. 2〜5 100 - - 1. 2 65〜75 4〜6 |
- - - - - 4. 8〜12 2〜5 100 - 1 - 60〜75 3〜7 |
1. Spesifikasjoner for metallruteniumbeleggprosess
Ved å tilsette aminometansulfonsyre og andre til uorganiske salter som ruteniumsulfat og ruteniumklorid dannes det svært stabile komplekse salter med disse saltene, egnet for pletteringsløsninger, som brukes industrielt til plettering og dekorativ plettering av funksjonelle elektroniske produkter som magnetiske trådbrytere, releer og kontakter.
Hovedårsaken til ustabiliteten til den vanlige tinnpletteringsløsningen er at ruteniumionene er ustabile og lett brytes ned i pletteringsløsningen for å produsere fine, pulverformige suspensjoner eller utfellinger. Disse utfellingene gjør at overflaten på pletteringslaget blir ru og ikke oppfyller kravene til glatthet i elektroniske produktkontakter; samtidig kan ruteniumioner i pletteringsløsningen også danne oksid- eller hydroksidutfellinger på anoden; under kontinuerlig drift fører dette til en lav avsetningshastighet. Noen patenter gir pletteringsteknologi som oppnår rask avsetning, fargeutvikling ved hjelp av fargeutviklere, beskyttelse mot anodeoksidasjon ved hjelp av anodeoffermidler og stabilitet i pletteringsløsningen ved å tilsette reagenser som øker avsetningshastigheten i en stabil pletteringsløsning av aminometansulfonsyrekomplekssalter.
Tinnbelegg kan deles inn i hvit tinnbelegg og svart ruteniumbelegg i henhold til fargetonen på pletteringslaget.
(1) Elektroplettering av hvitt rutenium
Parametrene for hvitpletteringsløsningen er vist i tabell 7-4 og 7-5.
Tabell 7-4 Generelle parametere for plettering av hvitt rutenium med ruteniumpletteringsløsning av sulfat
| Sammensetning og prosessbetingelser | Kontrollverdi | Beskrivelse |
|---|---|---|
| Ruteniumsulfat/(g/L) | 1〜25 | Optimal verdi: 2~10g/L |
| Sulfaminsyre/(g/L) | 5〜100 |
Stabilisator og konsentrasjon: svovelsyre eller sulfat 60~200g/L, sulfaminsyre eller sulfamat 20~60g/L |
| Halogenerte grunnstoffer eller halogenider av anioner | Over 100 ml/l |
Fremmer avsetningshastighet: Ammoniumhalogenid, metallhalogenid, alkalimetallhalogenid, etc. 100 ml / L ~ 10 g / L; eller halogen (en av F, Cl, Br, I) som kan gi samme effekt, kan tilsettes direkte til pletteringsløsningen, slik at den reagerer med komponentene i pletteringsløsningen for å danne anioner. |
| pH | 0. 5〜2 | |
| Temperatur/°C | <70 | |
| Strømtetthet/(A/dm2) | 2〜10 |
Tabell 7-5 Eksempler på bruksområder for hvit ruteniumbelegg
| Sammensetning og prosessbetingelser | Nr. 1 | Nr. 2 | Nr. 3 | Nr. 4 |
|---|---|---|---|---|
| Sammensetning av pletteringsløsning | Etter oppløsning av ruteniumkonsentrasjon på 5 g/l (som ruteniumsulfat) i rent vann, tilsett ammoniumsulfamat 100 g/l, kloridion 1,0 g/l (som ammoniumklorid) og juster pH=1,3 med svovelsyre. | Erstatt ammoniumklorid med ammoniumbromid, alle andre forhold er de samme som nr. 1 for plettering. | Erstatt ammoniumklorid med ammoniumjodid, alle andre forhold er de samme som nr. 1 for plettering. | Plettering uten ammoniumklorid, alle andre forhold er de samme som nr. 1. |
| Driftsforhold |
Anode: hvitt gull; katode: gullbelagt messing. Temperatur: 70 ℃; Strømtetthet: 5A/dm2; Tid:50min |
|||
| Avsetningshastighet/(μm/min) | 0. 0472 | 0. 0440 | 0.0508 | 0. 0315 |
| Tykkelse på pletteringslaget/μm | 2.36 | 2.20 | 2.54 | 1.58 |
(2) Elektroplate svart rutenium
Den svarte pletteringsløsningen er enkel å håndtere, med god vedheft mellom pletteringslaget og det lyse underlaget og god korrosjons- og slitestyrke. Under pletteringsprosessen undertrykker offeroksidanten ammoniumsulfat (hydroksy) den anodiske oksidasjons- og nedbrytningsreaksjonene til fargeutviklerens tiolforbindelser, noe som sikrer den sterke svartheten og stabiliteten til pletteringslaget. Tabell 7-6 og 7-7 viser noen parametere for den svarte pletteringsløsningen.
Tabell 7-6 Noen parametere for svart ruteniumplettering i svovelsyre ruteniumpletteringsløsning
| Sammensetning og prosessbetingelser | Kontrollverdi | Forklaring |
|---|---|---|
| Ruteniumkonsentrasjon/(g/L) | 1〜10 | Brukes i form av ruteniumsulfat |
| Ammoniumsulfamat/(g/L) | 5〜150 | Stabilisator, hemmer anodisk oksidasjon og forsterker katodisk reduksjon av ruteniumioner. |
| Tiourea/(g/L) | 1.0〜5.0 |
Fargestoff: Tiourea, tioureaderivater, tioureaforbindelser, merkaptaner, dibutyric acid, ammoniumtiocyanat, etc. brukes. Tiourea er det mest egnede fargestoffet med tanke på stoffets stabilitet og pris. |
| Ammonium (kombinert) hydroksyl(base)sulfat/(g/L) | 1〜100 |
Oksidasjonsmiddel: ett av følgende: ammoniumsulfat, formaldehyd, vitamin C osv. Blant dem er ammoniumsulfat (kombinert) hydroksyl (base) det mest effektive, og oksider påvirker ikke pletteringslaget |
| pH | <2 | |
| Temperatur/°C | Over 40 | |
| Strømtetthet/(A/dm2) | 5〜15 |
Tabell 7-7 Eksempler på bruksområder for svart ruteniumbelegg
| Sammensetning og prosessbetingelser | Nr. 1 | Nr. 2 | Nr. 3 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Sammensetning av pletteringsløsning |
Ruteniumkonsentrasjon 3 g/L (som ruteniumsulfat) Sulfaminsyre 100 g/L Tiourea 1,5 g/l Hydroksylammoniumsulfat 10 g/L |
Ruteniumkonsentrasjon 3 g/l (som ruteniumsulfat), Sulfaminsyre 100 g/L Tiourea 1,5 g/l Hydroksylammoniumsulfat 50 g/L |
Ruteniumkonsentrasjon 3 g/l (som ruteniumsulfat). Sulfaminsyre 100 g/L Tiourea 1,5 g/l |
||
| Driftsforhold |
Anode: Platina Katode: Børste gullbelagt nikkelbelagt plate Temperatur:50 ℃ Katodestrømtetthet: 5A/dm2 pH=0,1 Tid: 30 minutter |
Anode: Platina Katode: Børste gullbelagt nikkelbelagt plate Temperatur:50 ℃ Katodestrømtetthet: 5A/dm2 pH=0,1 Tid: 30 minutter |
Anode:Platina Katode: Børste gullbelagt nikkelbelagt plate Temperatur:50 ℃ Katodestrømtetthet: 5A/dm2 pH=0,1 Tid: 30 minutter
|
||
| Pletteringsmateriale | Børsteforgylling/væskefornikling/ messingbelegg i watt-timer | ||||
| Lukk | Energisering | 5A ・ h/L | Svart | Svart | Lys svartgrå |
| 10A - h/L | Svart | Svart, tilskudd av ammoniumhydroksylsulfat 5g/L | Lys svartgrå, tilskudd tiourea 1,5 g/L | ||
| 15A ・ h/L | Svart | Svart, tilskudd av ammoniumhydroksylsulfat 5g/L | Lys svartgrå, tilskudd tiourea 1,5 g/L | ||
| 20A ・ h/L | Svart | Svart, tilskudd av ammoniumhydroksylsulfat 5g/L | Lys svartgrå, tilskudd tiourea 1,5 g/L | ||
| 25A ・ h/L | Svart | Svart, tilskudd av ammoniumhydroksylsulfat 5g/L | Ingen lys gråbrun farge, grumsete plateringsløsning, tilskudd tiourea 3g/L. | ||
| 30A ・ h/L | Svart | Svart, tilskudd av ammoniumhydroksylsulfat 5g/L | Ingen lys gråbrun farge, grumsete plateringsløsning, tilskudd tiourea 3g/L. | ||
2. Egenskapene til pletteringsløsningen
Figur 7-2 Strømpotensialer for vandige løsninger av ruteniumsulfat og vandige løsninger av sulfaminsyre tilsatt ruteniumsulfat.
Kurve 1 - vandig løsning av ruteniumsulfat; 2 - vandig løsning av ruteniumsulfat tilsatt sulfaminsyre
3. Bruksområder for ruteniumbelegg
Tabell 7-7 Tilsetning av aminometansulfonsyre til svovelsyre ruteniumpletteringsløsning kan produsere et hvitt ruteniumpletteringslag med en metallisk tone, egnet for magnetiske trådbrytere, relékontakter og anoder for elektrolytisk saltproduksjon. Etter tilsetning av tilsetningsstoffer kan et stabilt svart ruteniumbelegglag oppnås, som kan brukes til dekorativ plettering på briller, klokker, pinner, halskjeder, øreringer, kragenåler, etc., og kan erstatte svart krom for å forbedre merverdien av dekorative gjenstander. På grunn av miljøvern har bruken av krom gradvis redusert de siste årene, og bruken av svarte rutheniumbelegglag har økt kontinuerlig.
Rhodium og andre platinagruppemetallbelegg er ekstremt vanskelige å skrelle av fra substratbelegget. Ruteniumbelegg kan imidlertid lett skrelles av under omvendt elektrolyse i alkaliske strippeløsninger.
4. Metoder for å evaluere egenskapene til ruteniumbelegg
Tabell 7-8 Evaluering av egenskapene til det hvite ruteniumbelegget
| Eiendommer | Ru | Rh | Pd |
|---|---|---|---|
|
Hardhet Hv Slitestyrke (slitasjemengde)/mg Kontaktmotstand (etter plettering)/mΩ Kontaktmotstand (etter SO2 gasskorrosjon)/ma Varmebestandighet (300 ℃, 30 minutter) Loddbarhet (nullgjennomgangstid)/s Innvendig spenning i plettering/(kgf/mm2) H2 innhold/x10-6 |
640 0. 2 7. 4 8.8 O 6. 2 85,Tension 1590 |
830 0. 1 7. 4 8.8 O 5. 6 31,Tension 130
|
280 3. 6 4. 1 4. 4 △ 4 81,Tension 220
|
Evalueringselementene er som følger.
Mikrohardhet: målt med en mikrohardhetstester (Teraoka type M-2), med en kraft på 5gf, varighet 30 s, ved bruk av Vickers-hardhet.
Slitestyrke: Målt og evaluert i henhold til JIS H 8503 “Methods for measuring precious metal plating layers”. Slitestyrketesten bruker en slitasjetester med en kraft på 500 gf, kontaktområde på 3,75 cm2, og 1500# vannsandpapir gnidd frem og tilbake 200 ganger. Evalueringen er basert på reduksjonen i friksjonsmasse.
Kontaktmotstand: Kontaktmotstanden ble målt ved hjelp av en kontaktmotstandsmåler (MS880 fra KS Parts Research Institute) med en kraft på 0,1 til 100gf, en målestrøm på 1mA, en glideavstand på 0 mm og en K625R-probe. Eksponeringstesten ble utført på samme måte etter eksponering for SO2 gass ved 40 °C, 80% luftfuktighet og en volumfraksjon på 10-5 i 24 timer, og deretter ble kontaktmotstanden målt som beskrevet ovenfor.
Varmebestandighet: Bruk en jevn elektrisk ovn for å varme opp atmosfæren ved 300 ℃ i 30 minutter. Etter oppvarming inspiseres det belagte laget visuelt.
Loddbarhet: Evalueres ved hjelp av Solder-Checker-testeren. Loddetinn er en bly-tinn-legering, og fluksen er kolofoniummetanol. Testforholdene er 230 ℃, nedsenkningsdybde på 6 mm, kraft på 5gf, tid 5 s, hastighet på 16mm / s. Null krysstidsevaluering utføres i henhold til menisk-testmetoden.
Indre spenning: Den indre spenningen i elektrodeavsetningene ble målt ved hjelp av en spenningsmåler med spiraltrådmetode og plettering av et 2 μm lag under hver pletteringsstandardbetingelse.
Copywrite @ Sobling.jewelry - Tilpasset smykkeprodusent, OEM og ODM smykkefabrikk
5. Mekaniske og elektriske egenskaper ved ruteniumbeleggingslaget
Av tabell 7-3 fremgår det at Vickers-hardheten til pletteringslaget er 640, som er mye høyere enn for palladiumpletteringslaget, litt lavere enn for rhodium (830 Hv) og tre ganger så høy som for den glødede metallpletteringen i tabell 7-2.
Slitestyrken til ruteniumbelegg kan sammenlignes med rhodiumbelegg som brukes i magnetiske trådbrytere, releer, glidebrytere og andre slitesterke bruksområder. Den er til og med bedre enn vanlig rhodiumbelegg, noe som gjør den mer egnet for elektroniske komponenter med høye krav til slitestyrke og dekorative deler.
Kontaktmotstanden på overflaten av ruteniumbelegget var 7,4 mΩ, noe som var litt høyere enn for palladiumbelegget (4,1 mΩ). Pletteringen av probespissen var lik rhodiumpletteringen. Kontaktmotstanden endret seg noe etter eksponering for SO2 gass med en volumfraksjon på 10-5 i 24 timer. I likhet med rhodiumbeleggingen av kontaktprobene var imidlertid kontaktmotstanden svært stabil.
Når det gjelder varmebestandighet, har rutenium utmerket varmebestandighet. Etter oppvarming i atmosfæren ved 300 ℃ viser misfarging av overflateoksidasjon av pletteringslaget at palladium og rhodium viser svak misfarging, mens rutenium ikke viser noen misfarging. Palladium danner oksider ved 300 ~ 350 ℃, og litteraturoppføringer indikerer at rhodium og rutenium forblir stabile under 700 ℃.
Ved hjelp av en tinn-bly-legeringsbeleggløsning evalueres loddeevnen ved hjelp av menisk-testens nullkryssingstidsmetode. Sammenlignet med fuktingshastigheten til gullplettering med en nullovergangstid på 1 sekund, er platinagruppemetallene omtrent 4 ~ 6 sekunder langsommere. Sammenlignet med palladium, som er den raskeste på 4 sekunder, er rutenium 6 sekunder. Derfor må passende fluks- og loddebetingelser velges ved lodding på ruteniumbelegg.
Avsetningsspenningen til pletteringslagene av pinner, rhodium og palladium er alle strekkspenninger. Blant dem er pletteringslaget av pinner og palladium likt, med høyt strekkspenning, noe som er en av årsakene til sprekkdannelse.
Hydrogenabsorpsjonsmengden i pletteringslaget etter pletteringspinner, sammenlignet med palladiums 220X10-6, rhodium er 130X10-6, og ruteniums 1590X10-6, er ganske stor. Mange litteraturer registrerer at palladium er mye brukt som et hydrogenabsorpsjonsmateriale, så pinner forventes å bli et nytt materiale for å erstatte palladium.
6. Sammensetning, struktur og konfigurasjon av ruteniumpletteringslaget
O og S er ikke bare til stede på selve overflaten av pletteringslaget, men er også fordelt inne i pletteringslaget. Sulfider ble tilsatt den svarte ruteniumpletteringsløsningen, og svovel ble avsatt samtidig på grunn av nedbrytningen av denne forbindelsen. Som vist i figur 7-3(a), ble det også påvist spor av svovel i det hvite ruteniumet, noe som kan antas å ha blitt avsatt sammen med ruteniumet etter nedbrytning av den komplekse sulfaminsyren. Ut fra dette kan man slutte at kilden til S i det svarte ruteniumpletteringslaget er sulfid og aminometansulfonsyre under sverting.
For å få en bedre forståelse av ionetilstandene i det svarte ruteniumpletteringslaget ble XPS (røntgenfotoelektronspektroskopi) brukt til å detektere S 1s-toppene i de hvite og svarte ruteniumpletteringslagene. S 1s ble ikke detektert i det hvite ruteniumet, men i det svarte ruteniumet, hovedsakelig fordi sulfider var tilsatt i den svarte ruteniumpletteringsløsningen. Basert på den relative følsomhetsfaktoren og topparealet ble svovelinnholdet beregnet til å være omtrent 10% (atomforhold). Som vist i figur 7-5, har S 1s-toppen i det svarte ruteniumpletteringslaget to topper ved ca. 162 eV og ca. 164 eV, noe som tilsvarer to forskjellige svovelbindingstilstander.
Del III Forsøk på å forbedre ruteniumpletteringslaget
I formelen,
σ- indre spenning i pletteringslaget, N/mm2;
t- Beleggets tykkelse, mm;
E- Elastisk modul for teststrimmelen, N/mm2;
d- Lengde på teststrimmelen, mm;
x- Lengdeendring, mm;
L- Lengde på prøveskall, mm.
Fremstilling av hovedkomponentene i pletteringsløsningen (fremstilling av en 50 g/L Ru-løsning): Ta 200 g aminosulfonsyre, tilsett den i et tilbakeløpsapparat som inneholder 400 mL avionisert vann (tilbakeløpsapparatet plasseres i et bad med konstant temperatur), tilsett deretter 120 mL ammoniakkvann og varm opp til 50 °C. Tilsett 50 g Ru (tilsatt som ruteniumkloridhydrat), kok opp løsningen i 4 timer, og filtrer deretter med et 1 μm filter. Til slutt fortynnes den oppnådde løsningen for å lage 1 L, noe som resulterer i en løsning som inneholder Ru. Når den skal brukes, fortynnes den 10 ganger (dvs. Ru 5 g/L, ) for bruk i eksperimenter.
Nr. 1: Tilsett 2 g / l pyridiniumpropansulfonat til løsningen tilberedt ovenfor.
Nr. 2: Tilsett 2 g/l pyridiniumhydroksypropansulfonat til løsningen som er fremstilt ovenfor.
Fremstillingen av pletteringsløsning nr. 3 er som følger: ta 150 g aminosulfonsyre, tilsett 400 ml avionisert vann og 25 g Ru (tilsatt i form av ruteniumkloridhydrat) i et tilbakeløpsapparat (tilbakeløpsapparatet plasseres i et væskebad med konstant temperatur) og varm opp til koking i 4 timer, og filtrer deretter med et 1 μm filter. Til slutt fortynnes den oppnådde løsningen til 500 ml løsning, noe som resulterer i en løsning som inneholder 50 g/L Ru. Når den skal brukes, fortynnes den 10 ganger (dvs. Ru 5 g/L) før bruk.
Testresultatene fra nr. 1 til nr. 3 er vist i tabell 7-9.
Tabell 7-9 Sammenligningsresultater av spenning i elektroplettert rutenium
| Sammensetning og prosessbetingelser | Nr. 1 | Nr. 2 | Nr. 3 |
|---|---|---|---|
|
Ruteniumkonsentrasjon/(g/L) pH Temperatur/°C Strømtetthet/(A/dm2) Strømeffektivitet/% Plateringstykkelse/μm Indre spenning/(N/mm2) |
5 1. 5 ~ 1. 7 70 1. 68 1. 0 250 |
5 1.5 ~ 1.7 70 1 69 1. 0 252 |
5 1. 5 ~ 1. 7 70 1 70 1. 0 489 |
Fra tabellen kan man se at det indre stresset i nr. 1 og nr. 2, som inneholder stressavlastere, er betydelig redusert, noe som indikerer at pyridin- og N-alkylpyridiniumsalter faktisk har effekten av å redusere det indre stresset i rhodiumbelegglaget.
I tillegg finnes det rapporter om at man blåser luft inn i pletteringsløsningen for å øke antall sprekkfrie pletteringslag. Fremstillingsprosessen for denne pletteringsløsningen er å tilsette 160 g amidosulfonsyre til 83 g ruteniumkloridoppløsning. Kok i 3 timer, avkjøl til romtemperatur og avkjøl til 5 ℃ for å oppnå 56 g ruteniumholdig forbindelse. Oppløs 36,5 g av komplekset i 1 liter vann og juster pH til 9,0 med ammoniakkvann, slik at du får 24 g av nitrogenhydroksidforbindelsen av rutenium. Løs opp denne 24 g forbindelsen i 300 mL rent vann, tilsett 15 mL 98% svovelsyre, kok i 1 time og avkjøl til romtemperatur.
Tabell 7-10 Effekt av luftblåsing på sprekkfri pletteringstykkelse av pletteringsløsning
| Serienummer | Blåsende luftvolum/(mL/L) | Pletteringshastighet/(μm/min) | Sprekkfri pletteringstykkelse/μm |
|---|---|---|---|
|
1 2 3 4 5 |
0 100 200 500 1000 |
0. 100 0. 100 0. 098 0. 097 0. 095 |
5.2 7. 6 7.5 7. 3 7.2 |
Seksjon IV Utstyr for plettering av rutenium
Imidlertid omdannes Ru til forbindelser av RuO4-typen i faktiske pletteringsløsninger, noe som påvirker pletteringen negativt. Derfor påpekte T. A. Palumbo at ved å plassere en membran mellom anoden og katoden og bruke pletteringsløsningens sammensetning og driftsforhold som vist i tabell 7-3, kan man oppnå rutheniumpletteringslag med høy strømeffektivitet.
Figur 7-6 viser strukturen til pletteringstanken for plettering av rutenium. Denne tanken bruker en skjermet ledningsdesign (materialet er Co: 49%, Fe: 49%, Ni: 2%), noe som har vist seg å være praktisk.
Del V Utsikter for ruteniumbelegg
Pletteringslaget av rutenium og kroker er viktig for platinagruppemetallindustrien og energirelaterte felt som brensel- og solceller. Ruteniumpletteringsløsningen som introduseres i dette kapittelet, har utmerket stabilitet og er egnet for industriell produksjon. Pletteringslaget har utmerket hardhet, slitasje- og kontaktmotstand, noe som gjør det svært anvendelig i elektronisk og dekorativ plettering. Den utmerkede varmebestandigheten og lysbuebestandigheten gjør at det kan brukes i produkter som magnetiske trådbrytere og releer. Rutenium har større hydrogenabsorpsjonskapasitet enn rhodium, palladium og andre metaller i platinagruppen. Etter sverting ved hjelp av sulfider kan dets utmerkede egenskaper brukes på selektive solvarmeabsorberende svarte elektropletteringslag, fjerning av krom, nikkelfasetransformasjonsreaksjoner og andre nye felt.
Markedsprisen på rutenium har imidlertid steget dramatisk (se Figur 7-7), noe som forventes å påvirke bruksområdene.
