Электрохимическое осаждение благородных металлов

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
1) масса выделившегося вещества прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит;
2) массы различных веществ, осажденных на электроде или удаленных вследствие их растворения при прохождении через электролит такого же количества электричества, прямо пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ.
W = IEt/F
Основные законы, описывающие электролиз
Законы Фарадея
Объединенный закон электролиза математически можно представить в виде:
W – масса осажденного вещества [г]
I – ток [A]
E – химический эквивалент вещества [г]
t – время процесса [c]
F – число Фарадея

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
возможно осаждение очень однородных пленок без утолщений по краям и на выпуклых участках подложки;
получаемые пленки обладают меньшей пористостью, чем электроосажденные пленки;
возможно осаждение пленок на непроводящие подложки после предварительной обработки, придающей их поверхности каталитическую активность
Достоинства

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Электрохимическое осаждение металлов согласно современным представлениям происходит в четыре стадии:
электролитическая диссоциация соли в растворе;
перенос ионов из объема электролита к электроду;
переход ионов на границе фаз из объема электролита к металлу;
диффузия адсорбированных атомов по поверхности электрода к местам роста пленки и встраивание атомов в кристаллическую решетку.

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Процессы, обуславливающие перенос ионов:
Протекание в электролите конвекционных токов
Дрейф под действием приложенного электрического поля
Диффузия, связанная с наличием градиента концентрации ионов

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Параметры процесса осаждения, влияющие на условия роста и свойства получаемых пленок:
Плотность тока
Характеристики электролитической ванны
Значение pH
Температура ванны
Форма электрода
Встречный электрод
Перемешивание электролита
Особенности процесса роста (а) и зависимость состава пленок, получаемых методом электроосаждния от температуры и плотности тока при различной продолжительности
процесса (б)

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Факторы, оказывающие вторичное влияние на осаждение металлов
Зародышеобразование
- трехмерные
- двумерные
- одномерные
Формы роста покрытия (феноменологическая картина роста Фишера):
- FI (выделение с ориентацией на поле)
- BR (воспроизведение с ориентацией на основу-подложку)
- Z (переход с помощью двойникования)
- FT (текстура с ориентацией на поле)
- UD (рассеяния без ориентации)

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Попутное выделение водорода
υн= υ1+ υ2 = υно +υ3 + υ4 + υ5
где υ1 — скорость подвода ионов Н+;
υ2 — скорость подвода Н20 и кислот;
υно — скорость изменения рН перед электродом;
υ3 — скорость образования молекулярного водорода Н2;
υ4 — скорость внедрения водорода в металл;
υ5 — скорость образования других соединений с участием водорода
Н2 ↔ 2Н + 2е-
Н2 + 2ОН- ↔ 2Н2О + 2е-

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
В табл. приведены типичные параметры процесса осаждения ряда благородных металлов

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018

МГТУ им.Н.Э.Баумана
Москва, 2018
Области применения
Серебрение:
- Электропромышленность (для создания высокой электропроводимости поверхностного слоя металлических и керамических изделий
- Защитно-декоративная отделка (бытового назначения и в ювелирной промышленности (полируются или оксидируются (состаренное серебро).
Золочение:
- ювелирная промышленность
- часовая индустрия
- производство точных приборов (разновесы аналитических весов и лабораторные приборы)
Осаждение платины:
- для покрытия нерастворимых титановых, танталовых электродов
- зеркала
Осаждение палладия:
- зеркала высокой отражательной способности
- электротехническая промышленность (контакты с неизменной электропроводимостью)
- покрытия повышенной износостойкости и коррозионной стойкости