بخشی از مقاله
چکیده
فومهای فلزی دسته از مواد مهندسی هستند که به علت سطح ویژه بالا، وزن کم، خواص خوردگی و مکانیکی مطلوب مورد توجه قرار گرفتهاند. هدف از این تحقیق تولید فوم سلول بازنیکل به روش آبکاری نیکل روی فوم پلیمری است. به این منظور ابتدا آبکاری الکترولس نیکل رو فوم پلیمری صورت گرفت و به منظور رسیدن به ضخامت بیشتر از آبکاری الکتریکی در 4 جریان 0/2 ،0/3 ، 0/4 و0/6 استفاده شد.
نتایج حاصل از آزمون تعیین وزن نمونهها نشان دهنده تغییر وزن خطی نمونهها با افزایش جریان است. بررسی ضخامت پوشش و ساختار فوم نیکل با استفاده میکروسکپ نوری - - OM و میکروسکپ الکترونی روبشی - SEM - نشان دهنده لایهنشانی غیر یکنواخت در جریانهای بالاتر است. زمان لازم به منظور رسیدن پوشش الکترولس به ضخامت 5 میکرون 90 دقیقه است. جریان بهینه برای آبکاری الکتریکی نیکل 0/3 آمپر است.
مقدمه
فومهای فلزی دستهای از مواد متخلخل هستند که به علت خواص مکانیکی خاص و ویژگی جذب انرژی درکاربردهای صنعتی زیادی مورد استفاده قرار میگیرند.[1] در سالهای اخیر فوم های فلزی با دمای ذوب بالا و ساختار همگن پتاسنیل استفاده به عنوان کاتالیستهای دمابالا،فیلترها ومبدلهای حرارتی را بهدست آورده اند.[2] مزیت اصلی فوم های فلزی نسبت به فومهای پلیمری سختی بیشتر،مقاومت حرارتی بالاتر ومقاومت خوردگی بالاتر در برخی از محیط های خورنده است و مزیت عمدهی این فوم ها نسبت به فومهای سرامیکی انعطافپذیری و رسانایی الکتریکی وگرمایی است.[3] امروزه فومهای نیکل گسترهی وسیعی از نیازهای صنعت را تامین میکنند.
فومهای نیکل در باتری ها و مبدل های حرارتی که در دماهای بالا نیازمند استحکام و مقاومت به خوردگی هستند مورد استفاده قرار میگیرند. به علت سطح ویژه بالا، فوم نیکل بهعنوان کاتالیستهای ارزان قیمت در صنعت تولید گاز هیدروژن و متان به روشهای الکتروشیمیایی کاربرد دارند. در مواردی ازین فومها به عنوان عایق صوت استفاده میشود.[4-6] روش تولید فومهای فلزی به 4 دسته اصلی تولید از:-1مذاب فلز -2پودر فلزی -3بخار فلزی -4 رسوب الکتروشیمیایی از محلول یونی دستهبندی میشود.[ 7] یکی از روش های مرسوم جهت تولید فوم های نیکل و مس، روش رسوبدهی الکتروشیمیایی است. در این روش یونهای نیکل از حمام آبکاری بر روی زیرلایه پلیمری رسوب داده میشوند.
استفاده از پلیمر در تولید این فومها کاربرد وسیعی دارد. مدل اولیهی پلیمری ابتدا باید رسانا شود. از جمله روش های رساناسازی، روش الکترولس است .[8] در بیشتر کاربردها، الکترولس شامل واکنش بین یونهای نیکل و مس با عامل احیا کننده سدیم هیپوفسفید NaH2PO2 برای نیکل و فرمالدهید HCHO برای مس است. الکترولس روی سطح پلیمر زمانی امکان پذیر است که یک کاتالیزور - پالادیوم - اجازهی شروع واکنش روی سطح را بدهد.[9]
پس از رسوب دهی نیکل بر روی فوم پلیمری، مرحله ی نهایی حذف این ماده آلی از ساختار فوم طی فرآیند عملیات حرارتی است. عملیات حذف زیر لایه در اتمسفر محافظت شده باید صورت گیرد تا از اکسیداسیون فوم جلوگیری شود.[ 2] کجو1 و همکارانش از عملیات حرارتی دو مرحله ای به منظور حذف پلیمر استفاده کردند. در مرحله اول فوم فلزی به همراه زیرلایه پلیمری به مدت 1 ساعت و دمای 400 درجه در اتمسفر آزمایشگاه حرارت داده شد و در مرحله دوم به منظور احیای فوم فلزی اکسید شده، عملیات حرارتی به مدت 1 ساعت و دمای 800 درجه تحت اتمسفر نیتروژن+هیدروژن انجام شد.[10]
مواد و روش تحقیق
اسفنج پلیاورتان به عنوان مدل اولیه جهت لایه نشانی نیکل مورد استفاده قرار گرفت. به منظور رسانا کردن سطح فوم بعد از شستشو سطح نمونه در محلول حاوی اسید کرومیک و اسید سولفوریک اچ شد. فعال سازی سطح پلیمر در محلول حاوی کلرید پالادیوم و کلرید قلع انجام شد. جهت ایجاد لایهای از نیکل روی فومپلیمری، از آبکاری الکترولس در دمای 60 درجه سانتیگراد استفاده شد. ترکیب شیمیایی حمام مورد استفاده در جدول 1 آورده شده است.[11] به منظور آبکاری الکتریکی، نمونه هایی به ابعاد 5*15*10 میلیمتر تهیه و در حمام آبکاری قرار داده شدند. آبکاری الکتریکی در دمای 45 درجه و به مدت 90 دقیقه در حمامی که ترکیب شیمیایی آن در جدول1آورده شده است انجام شد.
به علت سختی محاسبه سطح ویژه فوم حجم مشخص 5*10*15 میلی متر انتخاب و جریان با توجه به حجم فوم اعمال شد. طرح وار فوم پلیمری و مراحل اعمال پوشش به وسیله آبکاری الکترولس و آبکاری الکتریکی در شکل 1 آورده شده است. شکل 1 الف تا ج به ترتیب زیر لایه پلیمری بدون پوشش، زیرلایه پلیمری به همراه لایه نازک الکترولس و فوم نیکل قبل از حذف فوم پلیمر را نشان میدهد که شامل دولایه پوشش الکترولس والکتروپلیتینگ است. حذف فوم پلیمری تحت آرگون و در دمای 500 درجه سانتیگراد و به مدت 1 ساعت انجام شد.
