Топография и микрорельеф химически осажденных Ni-P покрытий при различных плотностях загрузки
Аннотация
Целью данной работы являлось исследование процессов роста Ni-P-покрытий при различных плотностях загрузки ванны химического никелирования. Ni-P покрытия могут быть использованы для повышения термической и коррозионной стойкости оптического волокна, используемого для изготовления датчиков различных физических величин.
При осаждении покрытий на оптическое волокно важным параметром является плотность загрузки. В работе исследовано влияние плотности загрузки на топографию, микрорельеф, шероховатость и механизм роста Ni-P покрытий методом бесконтактной высокоразрешающей оптической профилометрии. Повышение плотности загрузки с 0.5 до 3.0 дм2/л не приводит к существенному изменению параметров шероховатости покрытий. В процессе роста покрытий на поверхности формируются сильно вытянутые в плоскости подложки «сфероиды». Анализ процессов роста проводился в рамках механизма слоистого роста. Проведена оценка скоростей роста сфероидов в
нормальном и латеральном направлениях. Повышение плотности загрузки приводит к снижению роста сфероидов в нормальном направлении, тогда как скорость роста в латеральном направлении имеет максимальное значение при плотности загрузки 2 дм2/л. Статистический анализ размеров «сфероидов» показал, что их распределение отклоняется от нормального закона, что может быть связано с тем, что при расчетах учитываются не только отдельные сфероиды, а также их агрегаты. Другой причиной отклонения может быть снижение доли активной поверхности, на которой происходит осаждение покрытия по мере увеличения плотности загрузки.
Поскольку повышение плотности загрузки с 0.5 до 3.0 дм2/л не приводит к существенному изменению параметров шероховатости даже при толщинах покрытий ~ 8 мкм и более, осаждение покрытий толщиной не более 3.5 мкм на оптические волокна можно проводить при указанных плотностях загрузки с приемлемой шероховатостью поверхности
Скачивания
Литература
Electroless nickel plating: fundamentals to applications. Delaunois F., Vitry V., Bonin L. (eds.). CRC Press. 2019: 446. https://doi.org/10.1201/9780429466274
Sudagar J., Lian J., Sha W. Electroless nickel, alloy, composite and nano coatings – a critical review. Journal of Alloys and Compounds. 2013;571(15): 183–204. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.03.107
Chintada V. B., Koona R., Raju Bahubalendruni M. V. A. State of art review on nickel‑based electroless coatings and materials. Journal of Bio- and Tribo-Corrosion. 2021;7(4): 1–14. https://doi.org/10.1007/s40735-021-00568-7
Muraliraja R., Selvan R. A. S., … Sudagar J. A review of electroless coatings on non-metals: Bath conditions, properties and applications. Journal of Alloys and Compounds. 2023; 960: 170723. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170723
Biswas P., Das S. K., Sahoo P. Investigation of tribological and corrosion performance of duplex electroless Ni-P/Ni-Cu-P coatings. Materials Today: Preceedings. 2023;80(2): 1122–1129. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.12.119
Oh S., Kim D., Kim K. Ch., Kim D.-I., Chung W., Shin B.-H. Electrochemical properties of electroless Ni plated super duplex stainless in 3.5% NaCl solution. International Journal of Electrochemical Science. 2023;18(10): 100287. https://doi.org/10.1016/j.ijoes.2023.100287
Lee B. Review of the present status of optical fiber sensors. Optical Fiber Technology. 2023;9: 57–79. https://doi.org/10.1016/S1068-5200(02)00527-8
Engelbrecht R. Fiber Optic strain and temperature sensing: overview of principles. Proceedings Sensor. 2017: 255–260. https://doi.org/10.5162/sensor2017/B6.1
Li J., Sun X., Huang L., Stolov A. Optical fiber for distributed sensing in harsh environments. Fiber Optic Sensors and Applications XV, 13. 2017; 106540E. https://doi.org/10.1117/12.2305433
Liu H. H., Hu D. J. J., Sun Q., … Shum P. P. Specialty optical fibers for advanced sensing applications. Opto-Electronic Science. 2023;2(2): 220025. https://doi.org/10.29026/oes.2023.220025
Salunkhe T. T., Kim I. T. Sequential dual coating with thermosensitive polymers for advanced fiber optic temperature sensors. Sensors. 2023;23(6): 2898. https://doi.org/10.3390/s23062898
Janani R., Majumder D., Scrimshire A., … Bingham P. A. From acrylates to silicones: a review of common optical fibre coatings used for normal to harsh environments. Progress in Organic Coatings. 2023;180: 107557. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107557
Popelka M., Stolov A. A., Hokansson A. S., Li J., Hines M. J. A new polyimide coating for optical fibers: demonstration of advantageous characteristics in harsh environments. Optical Components and Materials XIX. 2022;11997: 119970J. https://doi.org/10.1117/12.2608322
Popov S. M., Voloshin V. V., Vorobyov I. L., … Chamorovski Y. K. Optical loss of metal coated optical fibers at temperatures up to 800 °C. Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2012;21(1): 45–51. https://doi.org/10.3103/S1060992X12010080
Lupi C., Vendittozzi C., Ciro E., Felli F., Pilone D. Metallurgical aspects of Ni-coating and high temperature treatments for FBG spectrum regeneration. Materials. 2023;16(8): 2943. https://doi.org/10.3390/ma16082943
Filas R. W. Metallization of silica optical fiber. MRS Proceedings. 1998;531: 263–268. https://doi.org/10.1557/PROC-531-263
Wysokiński K, Stańczyk T., Gibała K., … Nasiłowski T. New methods of enhancing the thermal durability of silica optical fibers. Materials. 2014;7: 6947–6964. https://doi.org/10.3390/ma7106947
Rosolem J. B., Penze R. S., Bassan. F. R., … Junior M. A. R. Electroless nickel-plating sealing in FBG pressure sensor for thermoelectric power plant engines applications. Journal of Lightwave Technology. 2019;37(18): 4791–4798. https://doi.org/10.1109/JLT.2019.2920120
Mei X., Jiang B. Thick nickel coating on surface of quartz optical fiber by electrochemical deposition method. Applied Mechanics and Materials. 2015;727-728: 51–55. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.727-728.51
Shiuea Sh.-Ts., Yang C.-H., Chub R.-Sh., Yang Ts.-J. Effect of the coating thickness and roughness on the echanical strength and thermally induced stress voids in nickel-coated optical fibers prepared by electroless plating method. Thin Solid Films. 2005;485: 169–175. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.04.024
Huang L., Wang Zh., Li Zh., Deng W.. Electroless nickel plating on optical fiber probe. Chinese Optics Letters. 2009;6: 472–474. https://doi.org/10.3788/COL20090706.0472
Petukhov I. V. Of the mechanism governing the growth of electrolessly deposits nickel-fhosphorus coatings. Russian Journal of Electrochemistry. 2007;43(1): 34–41. https://doi.org/10.1134/S1023193507010053
Petukhov I. V. The effect of component concentration in electroless nickel plating soluton on topography and microeliefof Ni-P coatings. Russian Journal of Electrochemistry. 2008;44(2): 147–157. https://doi.org/10.1007/s11175-008-2002-9
Petukhov I. V., Medvedeva N. A., Mushinskii S. S., Nabiullina M. R. Possible reasons for the appearance of metallic phase in electroless nickel plating solutions. Russian Journal of Applied Chemistry. 2012;85(1): 29–34. https://doi.org/10.1134/S1070427212010065
Petukhov I. V., Semenova V. V., Medvedevа N. A., Oborin V. A. Еffect of deposition time on the formation of Ni-P coating. Bulletin of Perm University. CHEMYSTRY. 2011;3(3): 47–56. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17563299
Wang J-Y., Peng B., Xie H-N., Cai W.-B. In situ ATR–FTIR spectroscopy on Ni–P alloy electrodes. Electrochimica Acta. 2009;54(6): 1834–184. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2008.10.015
Elansezhian R., Ramamoorthy B., Kesavan N. The influence of SDS and GTAB surfactants on the surface morphology and surface topography of electroless Ni-P deposits. Journal of Materials Processing Technology. 2009; 209: 233-240. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.01.057
Vashkyalis P.-A. Yu. Regularities and mechanism of autocatalytic reduction of metals in aqueous solutions*. Dr. chem. sci. diss. Vilnius: 1982. 405 p. (In Russ.)
Akhnazarova S. L., Kafarov V. V. Optimization of experiments in chemistry and chemical technology*. Moscow: Vysshaya Shkola Publ.; 1978. 319 p. (In Russ.)
Copyright (c) 2024 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
