jewellery-factory-plating-machine-500x500

روش های عملی آزمایش های شیمی در آزمایشگاه (قسمت سوم: آبکاری روی پلی اتیلن)

آبکاری روی پلی اتیلن

آبکاری مواد دی الکتریک که ممکن است در آغاز، پروژه غیر ممکنی به نظر برسد در واقع تکنیکی است که موارد استعمال وسیعی مثل کارهای تزئینی دارد. انجام این تجربه نشان می دهد که چگونه می توان از شیمی برای تغییر خواص مواد استفاده کرد. این تجربه، آبکاری ورقه پلی اتیلن به وسیله مس می باشد. آبکاری پلی اتیلن مقایسه ای با آبکاری مستقیم فلزات است. روشی که در اینجا به کار می رود در واقع همان روش استاندارد صنعتی است و شامل ۵ مرحله است که ۴ مرحله اول آن تبدیل پلی اتیلن دی الکتریک به یک هادی است.

آماده کردن پلی اتیلن برای آبکاری:

سطح پلی اتیلن آبگریز (Hydrophobic) است و بنابراین مرطوب نمی شود. چنانچه سطح آن را با مخلوط سولفوکرومیک به مدت زمان لازم تماس دهیم به صورت آبدوست (Hydrophilic) در می آید. این تغییر نتیجه به وجود آمدن گروه های کربونیل یا سولفونیک اسید در سطح پلی اتیلن است. قابلیت تر شدن ورقه پلی اتیلن برای ادامه مراحل آبکاری ضروری است.

حساس کردن صفحه پلی اتیلن:

برای این مرحله صفحه پلی اتیلن را در محلول Sn2+ و HCl فرو می بریم. جهت پایدار کردن این محلول چند دانه قلع اضافه می کنیم که به صورت آند عمل کند و مانع از اکسید شدن یون قلع به وسیله هوا شود. چنین تصور می رود که در این مرحله کمپلکسی از کلوئید قلع روی پلی اتیلن می نشیند. ذرات کلوئیدی با اندازه ای در حدود ۲۵ آنگستروم از پلیمریزه شدن یون های هیدرولیز شده Sn4+  نتیجه می شود. ولی نظر به اینکه غلظت یون های Sn2+ نسبتاً زیاد است، کمپلکس قلع به طور عمده از یک هسته Sn4+ تشکیل شده که به وسیله لایه خارجی Sn2+ پایدار شده است.

مرحله فعال کردن: این مرحله شامل فرو بردن در محلولی از یک فلز نجیب است تا مطمئن شویم یک لایه کاتالیزوری نازک روی سطح پلی اتیلن تشکیل می شود. واکنشی که گمان می رود در سطح انجام گیرد واکنش اکسایش – کاهش قلع (II ) و پالادیم است. با وجود این، سطح مزبور، مشخصات یک فلز را با توجه به پراش نور از خود نشان نمیدهد. عده ای هم معتقدند که سطح تنها پس از فرو بردن آن در محلول آبکاری از نظر کاتالیزوری فعال می شود. در صورتی که مکانیسم اخیر حاکم باشد، قسمتی از نقش یون های Sn2+ ممکن است به صورت یک عامل تثبیت کننده باشد که یون های Pd2+ را به مدت کافی روی سطح نگه می دارد، تا یون های Cu2+ به وسیله محلول آبکاری فرمالدهید، کاهش یابند.

آبکاری بدون الکترولیز: در این مرحله، سطح یک نمونه غیر هادی به وسیله یک لایه فلز هادی پوشیده می شود. این محلول معمولاً مرکب از یون های فلز و یک عامل کاهنده است که در این مورد یون فلزی Cu2+  است. در آغاز Pd نقش کاتالیزور را بازی کرده و به رسوب شدن Cu بر روی سطح مورد نظر کمک می نماید ولی پس از آن واکنش به طور خود کاتالیزوری پیش می رود.

آبکاری الکترولیتیک: این مرحله مطابق معمول آبکاری الکترولیتی انجام می گیرد.

روش کار:

ورقه پلی اتیلن را به اندازه ۳×۳ سانتی متر ببرید و آن را با فروبردن در محلول پاک کننده در دمای ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ دقیقه تمیز کنید. برای اینکه نمونه با دست شما تماس پیدا نکند، به وسیله یک قطعه نخ آن را آویزان کنید. پس از آن نمونه را با آب بشوئید و به مدت ۵ دقیقه در محلول سولفوکرومیک ۷۰ درجه سانتی گراد فرو برید. نمونه را سپس با آب گرم و بعد با آب معمولی و در آخر با آب مقطر شستشو دهید. چنانچه آب به راحتی روی سطح نمونه جریان پیدا کند و قطره تشکیل نشود، در آن صورت اتیلن هیدروفیلیک شده است. برای حساس کردن و بعد فعال کردن سطح، ابتدا آن را به مدت ۳ دقیقه در محلول حساس کننده فرو برید و پس از شستشو با آب معمولی و بعد آب مقطر مجدداً به مدت ۳ دقیقه در محلول فعال کننده (PdCl2 ) فرو برید. در انتها آن را با آب معمولی و نیز آب مقطر شستشو دهید. برای آبکاری، نمونه را در محلول تازه تهیه شده  Cu2+ و فرمآلدهید به مدت ۲۰ دقیقه فرو برید. در این موقع نمونه برای آبکاری به طریق الکتروشیمیایی آماده است و به عنوان کاتد در حمام آبکاری قرار می گیرد.

محلول های مورد نیاز:

محلول پاک کننده: این محلول با حل کردن ۲۰ گرم کربنات سدیم، ۵ گرم سود و ۲ گرم لوسیون پاک کننده تجاری (Deconex ) در یک لیتر آب به دست می آید.

محلول سولفوکرومیک: ۵۰ گرم درکرومات پتاسیم در ۴۵۰ میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ حل شده و به آن ۱۲۰ میلی لیتر آب مقطر اضافه می شود.

محلول حساس کننده: ۶۰ گرم کلروراستانو در ۶۰ میلی لیتر اسیدکلریدریک غلیظ حل نموده و سپس حجم را به یک لیتر برسانید، بعد چند دانه قلع هم به آن اضافه کنید.

محلول فعال کننده: ۰/۱ گرم PdCl2 در ۲۰۰ میلی لیتر اسیدکلریدریک ۰/۱ مولار حل کنید.

محلول آبکاری: این محلول در موقع استفاده تازه تهیه می شود و برای این منظورحجم های مساوی از دو نمونه زیر را مخلوط کنید:

  • سولفات مس ۵ آبه (۱۴ گرم)، کلرید نیکل (۴ گرم) و فرمالدئید (۵۲ میلی لیتر محلول غلیظ فرمالین) را در یک لیتر آب حل کنید.

  • ۴۵ گرم نمک روشل (تارتارات مضاعف سدیم پتاسیم)، ۴ گرم کربنات سدیم و ۱۰ تا ۱۲ گرم سود را در ۱ لیتر آب حل کنید. pH محلول آبکاری باید بین ۱۱ تا ۱۲ باشد.

محلول الکترولیز: ۲۰۰ گرم سولفات مس ۵ آبه، ۵۰ میلی یتر اسید سولفوریک غلیظ و ۳۰ میلی لیتر اتانول را در ۱ لیتر آب حل کنید. شدت جریان ۰/۱ آمپر است.

پتانسیل های الکتروشیمیایی مربوطه:

احیای یون مس: ۰/۳۳۷ ولت

احیای یون سرب: ۰/۹۸۷ ولت

احیای یون قلع (IV ) : 0/154 ولت

احیای یون قلع (II ) : 0/136 ولت

احیای یون نیکل: ۰/۲۵۰ – ولت

احیای یون هیدروژن: ۰/۰۰۰ ولت

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *