مطالعه مکانیزم احیای پوشش چندلایه مس/نیکل-فسفر توسط روش ولتامتری چرخه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه خوردگی و حفاظت از مواد، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.

2 دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

3 دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

در این پژوهش مکانیزم رسوب‌دهی الکتروشیمیایی پوشش چندلایه مس/نیکل-فسفر از روش تک-حمام با استفاده از روش‌های ولتامتری چرخه‌ای و منحنی‌های توزیع گونه‌های پایدار در محلول بر حسب pH مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا اثر تک‌تک اجزای حمام بر نوع گونه‌ی غالب در حمام و رفتار آن گونه‌ی غالب در رسوب‌دهی مورد مطالعه قرار گرفت. بسته به نوع گونه‌ی غالب در حمام، در ولتامتری‌های چرخه‌ای پیک‌های متفاوتی با پتانسیل و چگالی جریان خاصی مشاهده شد. پیک‌های ظاهر شده در ولتاموگرام‌ها نشان‌دهنده‌ی مکانیزم نفوذ-کنترل فرایند احیای کاتیون‌ها از محلول‌های مورد استفاده بود. با وجود اینکه کمپلکس‌کننده سیترات اثر ممانعت‌کننده بر احیای مس داشت اما جریان احیای نیکل را افزایش داد. از طرفی با وجود اینکه حمام سیتراتی مس-نیکل اغلب برای رسوب‌دهی آلیاژی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما ظاهر شدن پیک‌های مجزا در منحنی‌های ولتامتری نشان داد که ترکیب و pH حمام نهایی برای رسوب‌دهی چندلایه‌ها کاملا مناسب بوده به ‌طوری که می‌توان با انتخاب درست پتانسیل احیا، رسوبات غنی از نیکل و غنی از مس تهیه نمود. محدوده‌ی پتانسیل پیک مس برای لایه غنی از این عنصر 0.1 - تا 0.4 - V vs.SCE و محدوده‌ی پتانسیل نیکل برای لایه غنی از آن پتانسیل‌های منفی‌تر از 0.9- V vs. SCE بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. T. Miyake, M. Kume, K. Yamaguchi, D. P. Amalnerkar, and H. Minoura, Electrodeposition of Cu/Ni-P multilayers by a single bath technique, Thin Solid Films, 397 (2001) 83–89.
  2. M. Khadem, O. V. Penkov, H. K. Yang, and D. E. Kim, Tribology of multilayer coatings for wear reduction: A review, Friction, 5(2017), 248–262.
  3. B. Bahadormanesh and M. Ghorbani, Electrodeposition of Zn–Ni–P compositionally modulated multilayer coatings: An attempt to deposit Ni–P and Zn–Ni alloys from a single bath, Electrochemistry Communications, 81(2017), 93-96.
  4. S. Esmaili, M. E. Bahrololoom, and C. Zamani, Electrodeposition of NiFe / Cu Multilayers from a Single Bath 1, Surf. Engin. Appl.Electrochem, 47(2011), 107–111.
  5. S. X. Jiang and R. H. Guo, Surface & Coatings Technology Electromagnetic shielding and corrosion resistance of electroless Ni – P / Cu – Ni multilayer plated polyester fabric, Surf. Coat. Technol., 205(2011), 4274–4279.
  6. D.M.A. NabiRahni, P.T.Tang and P. Leisner, The electrolytic plating of compositionally modulated alloys and laminated metal nano-structures based on an automated computer-controlled dual-bath system, Nanotechnology, 7(1996), 134–143.
  7. G. Heidari, S. M. Mousavi Khoie, M. Yousefi, and M. Ghasemifard, Kinetic model of copper electrodeposition in sulfate solution containing trisodium citrate complexing agent, Russ. J. Electrochem., 52(2016), 470–476.
  8. S. Anwar, Y. Zhang, and F. Khan, Electrochemical behaviour and analysis of Zn-Ni alloy anti-corrosive coatings deposited from citrate baths, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., (2018), 458.
  9. S. Mehrizi, M. H. Sohi, and M. Saremi, Effect of sodium citrate as complexing on electrochemical behavior and speciation diagrams of CoFeNiCu baths, Ionics (Kiel).,19(2013), 911–918.
  10. J. To, M. Alper, M. C. Baykul, and L. Pe, Preparation and characterisation of electrodeposited Ni–Cu/ Cu Multilayers, Journal of Applied Electrochemistry, 34(2004), 841–848.
  11. Y. Hamada, R. Cox, and H. Hamada, Cu2+-Citrate Dimer Complexes in Aqueous Solutions, J. Basic Appl. Sci., 11(2015), 583–589.
  12. M. E. Bahrololoom and A. Hoveidaei, Influence of post-heat treatment and complexing agents on hardness of Ni-Cr alloy coatings, Surf. Eng., 15(1999), 502–504.
  13. C. qun LI, X. hai LI, Z. xin WANG, and H. jun GUO, Nickel electrodeposition from novel citrate bath, Trans. Nonferrous Met. Soc. China (English Ed., 17(2007), 1300–1306.
  14. F. Chraibi, M. Fahoume, A. Ennaoui, and J. L. Delplancke, Influence of citrate ions as complexing agent for electrodeposition of CuInSe2 thin films, Phys. Status Solidi Appl. Res., 186(2001), 373–381.
  15. B. Adeli, M. H Sohi, and S. Mehrizi, Effects of Sodium Citrate and Current Density on Electroplated Nanocrystalline Cobalt-Iron Thin Films, Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser., 05(2012), 696–703.
  16. G. L. Agawane et al., Non-toxic complexing agent Tri-sodium citrate’s effect on chemical bath deposited ZnS thin films and its growth mechanism, J. Alloys Compd., 535(2012), 53–61.
  17. R. Omar, M. S. Aboraia, E. A. Oraby, R. Gubner, and A. E. Rizk, The effect of sodium citrate as a complex agent on the corrosion properties of the electroless Ni-P coating To, Mater. Res. Express Accept., (2018), 1–28.
  18. S. Rode, C. Henninot, and M. Matlosz, Complexation Chemistry in Nickel and Copper-Nickel Alloy Plating from Citrate Baths, J. Electrochem. Soc., 152(2005), 248.
  19. J. Ni, K. Han, M. Yu, and C. Zhang, Effect of Sodium Citrate on Electrochemical Behaviour of Copper in Acid Bath, 913(2018), 445–450.
  20. E. Chassaing and K. V. Quang, Kinetics of copper electrodeposition in citrate electrolytes, J. Appl. Electrochem., 16(1986), 591–604.
  21. Ch.-C. LAI and Y. Ku, the mass transfer and kinetic behavior of chelated copper solution: effect of species distribution c, Electrochim. Acta, 31(1992), 2497–2502.
  22. P. G. Daniele, G. Ostacoli, O. Zerbinati, S. Sammartano, and A. De Robertis, Mixed metal complexes in solution. Thermodynamic and spectrophotometric study of copper(II)-citrate heterobinuclear complexes with nickel(II), zinc(II) or cadmium(II) in aqueous solution, Transit. Met. Chem.,13(1988), 87–91.
  23. P. G. Daniele, G. Ostacoli, C. Rigano, and S. Sammartano, Ionic strength dependence of formation constants. Part 4. Potentiometric study of the system Cu2+-Ni2+-citrate, Transit. Met. Chem., 9(1984), 385–390.
  24. R. Y. Ying, P. K. Ng, Z. Mao, and R. E. White, Electrodeposition of Copper‐Nickel Alloys from Citrate Solutions on a Rotating Disk Electrode: II. Mathematical Modeling, J. Electrochem. Soc., 135(1988), 2964–2971.
  25. S. Cho, J. W. Jang, S. H. Jung, B. R. Lee, E. Oh, and K. H. Lee, Precursor effects of citric acid and citrates on ZnO crystal formation, Langmuir, 25(2009), 3825–3831.
  26. V. Zin, K. Brunelli, and M. Dabalà, Characterization of Cu-Ni alloy electrodeposition and synthesis of nanoparticles by pulsed sonoelectrochemistry, Mater. Chem. Phys., 144(2014), 272–279.
  27. A. Jaikumar, K. S. V Santhanam, S. G. Kandlikar, and P. Raghupathi, Electrochemical Deposition of Copper on Graphene with High Heat Transfer Coefficient, ECS Transactions, 66(2015), 54–64.
  28. C. T. J. Low, C. P. De Leon, and F. C. Walsh, Electrodeposition of copper from mixed sulphate – chloride acidic electrolytes at rotating disc electrode, Transactions of the IMF, 4(2014), 1-7.
  29. D. Grujicic and B. Pesic, Electrodeposition of copper: the nucleation mechanisms, Electrochim. Acta , 47(2002), 2901–2912.
  30. F. Haque, M. S. Rahman, E. Ahmed, P. K. Bakshi, and A. A. Shaikh, A Cyclic Voltammetric Study of the Redox Reaction of Cu (II) in Presence of Ascorbic Acid in Different pH Media, Dhaka Univ. J. Sci, 61(2013), 161–166.
  31. J. Q. Ni, K. Q. Han, M. H. Yu, and C. Y. Zhang, Effect of sodium citrate on electrochemical behaviour of copper in acid bath, Mater. Sci. Forum, 913(2018), 445–450.
نشریه علوم و مهندسی سطح
دوره 18، شماره 51
خرداد 1401
صفحه 29-37

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار