CN102251270B - 一种剥离材料表面镀覆的金属薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
一种剥离材料表面附着的金属薄膜的方法，属于材料表面处理技术领域。本发明通过将材料表面涂覆的金属薄膜连接到电路中作为阴极，与对电极联用，以外接电源驱动，在电解质水溶液中进行电解水过程，使得金属薄膜上发生析氢反应，阴极电流密度为30安培/平方米—3000安培/平方米，电解质摩尔浓度0.0001M—1M，电解质水溶液温度为-5℃—90℃，通过析出的氢造成的机械作用将金属薄膜从基体上剥离，然后分别收集基体材料和剥离下来的金属薄膜，用水将表面附着的电解质溶液洗去，得到分离的基体材料和金属膜聚集物。本发明具有金属薄膜剥离效果好、所需设备投资小、生产维护简单、清洁、快速的优点，避免或抑制了剥离过程对基体材料造成的损伤。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，特别涉及一种剥离材料表面附着的金属薄膜的方法。
背景技术
将材料表面镀覆的金属薄膜剥离掉是一项重要技术，有广阔的应用需求，如金属资源回收、科研等。常规的剥离材料表面镀覆的金属薄膜方法有机械剥离法、利用温度差异引入热应力法、粉碎后物理分离、蚀刻与溶解法等。但机械剥离法往往难以将材料表面附着牢固的金属薄膜完全剥离，或造成基体的损伤。而采用热应力法则有可能对不能耐受高温或低温的基体材料造成损伤。蚀刻与溶解法又难以用于惰性金属薄膜，或需要使用特殊的蚀刻剂（中国发明专利申请01122553.X），因此成本高，或者有可能对环境造成污染。粉碎后物理分离有设备要求高或粉尘污染的缺点，并且不容易获得高的分离效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种剥离材料表面镀覆的金属薄膜的方法，解决了材料表面镀覆的金属薄膜剥离困难的问题。
一种剥离材料表面附着的金属薄膜的方法，本发明所述的金属薄膜含金属元素Ag、Al、Au、Co、Cr、Cu、Er、Fe、Ni、Pd、Pt、Sn、Ti、Y、Zr中的1～15种，金属薄膜可以具有单一组成，也可以是由这些金属组成的合金薄膜，或是由这些金属构成的多层薄膜，或是以这些金属为基质的复合薄膜，其中这些金属在合金薄膜或复合薄膜中的摩尔含量大于70% 。金属薄膜的基体材料可以是无机非金属材料、金属材料、有机材料或复合材料，其中基体材料表面10nm范围内与金属薄膜在基体一侧10nm范围内上述15种金属元素相同的金属的总摩尔含量不大于20% 。
本发明的剥离材料表面镀覆的金属薄膜的方法是以金属薄膜作为阴极，浸于电解质水溶液中，在外接电源驱动下电解水，在金属薄膜表面上进行析氢过程，从而利用氢造成的机械作用将金属薄膜从基体材料上剥离掉。
本发明剥离材料表面涂覆的金属薄膜的具体方法如下：
通过将材料表面涂覆的金属薄膜连接到电路中作为阴极，与对电极联用，以外接电源驱动，在电解质水溶液中进行电解水过程，使得金属薄膜上发生析氢反应，阴极电流密度为30安培/平方米~3000安培/平方米，电解质摩尔浓度0.0001M~1M，电解质水溶液温度为-5°C~90°C，通过析出的氢造成的机械作用将金属薄膜从基体上剥离，然后分别收集基体材料和剥离下来的金属薄膜，用水将表面附着的电解质溶液洗去，即可得到分离的基体材料和金属膜聚集物。在水中加入电解质的目的是提高水溶液的电导率，强电解质如硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠或氢氧化钾具有更好的效果。并且，在采用机械搅拌或采用钢球进行振动研磨作用下，金属薄膜更易于从基体上剥离。将基体材料与电解质水溶液隔绝，还可以减少基体材料经受氢和电解质溶液作用的时间。
本发明的优点在于：通过电解水过程中产生的氢造成的机械作用，将金属薄膜从基体材料上剥离掉，由于所使用的工作介质是电解质水溶液，并且由于电解工艺条件易于控制，所以具有清洁、快速的优点，从而避免或易于抑制剥离过程对基体材料造成的损伤。还具有金属薄膜剥离效果好、所需设备投资小、生产维护简单的优点。
本发明适用于剥离无机非金属材料、金属材料、有机材料或复合材料的表面镀覆的金属薄膜。
具体实施方式
实施例1
面积为1平方厘米的316L不锈钢片共10片，其上镀覆的Au薄膜厚度为0.2微米，以直径1mm的钢球作为阴极导电介质，一起置于吊篮中，将其置入摩尔浓度为0.0001M氢氧化钠水溶液中，以其为阴极，以钛篮为阳极，在振动条件下电解水溶液，阴极电流密度为90安培/平方米，5分钟后不锈钢基体上镀覆的Au薄膜在阴极析氢的作用下从基体上脱落。接下来，将剥离的Au薄膜用过滤方法收集，将不锈钢基体取出，分别用去离子水清洗，分别得到Au膜聚集物和不锈钢基体。
实施例2
面积为100平方厘米的玻璃板上镀覆的多层结构Ag/Er薄膜，Ag和Er的单层厚度为0.1微米，总厚度为1微米，将其置入摩尔浓度为1M的氯化钠溶液中，以其为阴极，与石墨阳极联用，在搅拌条件下，在－3°C水溶液中进行电解过程，阴极电流密度为50安培/平方米，5分钟后玻璃板上镀覆的多层结构Ag/Er薄膜在阴极析氢的作用下从基体上脱落。接下来，将剥离的金属薄膜用过滤方法收集，将玻璃板取出，分别用去离子水清洗，分别得到Ag/Er薄膜聚集物和玻璃板基体。
实施例3
面积为4平方厘米的聚乙烯膜，其上镀覆的Pt膜厚度为0.5微米，将其置于摩尔浓度为0.005M的硫酸钾溶液中，以其为阴极，与铂阳极联用，在水溶液中进行室温电解水过程，阴极电流密度为3000安培/平方米，10分钟后聚乙烯膜上镀覆的Pt膜在阴极析氢的作用下从聚乙烯膜上脱落。接下来，将剥离的Pt用过滤方法收集，将聚乙烯膜取出，分别用去离子水清洗，分别得到Pt膜聚集物和聚乙烯膜。
实施例4
面积为10平方厘米的氧化铝陶瓷片，其上镀覆的Y薄膜厚度为0.5微米，将其置入摩尔浓度为1M硫酸钠水溶液中，接入电路，以Y薄膜为阴极，以Pt片为阳极，在机械振动条件下电解水溶液，阴极电流密度为200安培/平方米，5分钟后陶瓷基体上镀覆的Y薄膜在阴极析氢的作用下从基体上脱落。接下来，将剥离的Y薄膜用过滤方法收集，将陶瓷片基体取出，分别用去离子水清洗，分别得到Y膜聚集物和陶瓷片基体。
Claims (6)
1. 一种剥离材料表面附着的金属薄膜的方法，其特征在于，以金属薄膜作为阴极，浸于电解质水溶液中，在外接电源驱动下电解水，在金属薄膜表面上进行析氢过程，从而利用氢造成的机械作用将金属薄膜从基体材料上剥离掉；剥离材料表面附着的金属薄膜方法的工艺为：通过将材料表面涂覆的金属薄膜连接到电路中作为阴极，与对电极联用，以外接电源驱动，阴极电流密度为30安培/平方米~3000安培/平方米，电解质水溶液温度为-5°C~90°C；然后分别收集基体材料和剥离下来的金属薄膜，用水将表面附着的电解质溶液洗去，得到分离的基体材料和金属膜聚集物。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，电解质摩尔浓度0.0001M~1M。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在水中加入的电解质为硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.按照权利要求1所述的方法，在采用机械搅拌或采用钢球进行振动研磨作用下，金属薄膜更易于从基体上剥离。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将基体材料与电解质水溶液隔绝，还可以减少基体材料经受氢和电解质溶液作用的时间。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的金属薄膜含金属元素Ag、Al、Au、Co、Cr、Cu、Er、Fe、Pt、Sn、Ti、Y、Zr中的1～13种，金属薄膜由单一金属元素组成，或者是由这些金属组成的合金薄膜，或是由这些金属构成的多层薄膜，或是以这些金属为基质的复合薄膜，其中这些金属在合金薄膜或复合薄膜中的摩尔含量大于70%；金属薄膜的基体材料为无机非金属材料、金属材料、有机材料或复合材料，其中基体材料表面10nm范围内与金属薄膜在基体一侧10nm范围内上述13种金属元素相同的金属总摩尔含量不大于20% 。
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