Vol. 56 (2020), Issue 1, p. 14-26

Электроосаждение Fe-W сплавов из цитратного электролита. Роль материала анода

Белевский С.С., Данильчук В.В., Готеляк А.В., Лелис М., Ющенко С.П., Дикусар А.И.

Abstract

УДК 544.65

Исследовано влияние природы анода (растворимого (Fe, Ni) и нерастворимого (Pt, графит)) на скорость осаждения и состав Fe-W покрытий, электроосажденных из цитратной ванны. Показано, что наблюдаемое влияние обусловлено анодным окислением металла-осадителя (цитратного комплекса Fe(II)). Помимо возможного окисления на аноде, комплекс «металл-осадитель» является катализатором восстановления W и прекурсором осаждения Fe через образование соответствующих интермедиатов, степень заполнения поверхности которыми определяет состав покрытия. Показано (c использованием XPS), что химическое окисление водой интермедиата FeOH_адс c образованием поверхностных оксидов является причиной макроскопического размерного эффекта микротвердости (влияние объемной плотности тока на микротвердость). Использование растворимого железного анода обеспечивает максимально возможную скорость осаждения сплава (25 µm/час при 20 mA/cm²).

Ключевые слова: электроосаждение, Fe-W сплавы, цитратная ванна, макроскопический размерный эффект, объемная плотность тока, циклическая вольтамперометрия, железо-цитратные комплексы, микротвердость

The impact of the anode material on the rate of electrodeposition of Fe-W alloy coatings from a citrate bath is studied. Fe and Ni soluble anodes and Pt and graphite insoluble anodes are addressed. The effects associated with the anode material are attributed to anodic oxidation of an Fe(II)-citrate complex involved in electrodeposition. In addition to its likely oxidation at the anode, this complex catalyzes reduction of W-containing species and acts as a precursor to Fe deposition; these processes unfold via the formation of corresponding intermediates, their surface coverage determining the alloy composition. X-ray photoelectron spectroscopy characterization of deposited alloys indicates that the intermediate FeOH_ads is oxidized by water to form surface oxides, which can explain the previously reported macroscopic size effect, i.e., the influence of the volume current density on the microhardness of deposited alloys. By using a soluble iron anode, an unprecedentedly high rate of alloy deposition (25 μm/h at a current density of 20 mA/cm²) has been achieved.

Keywords: electrodeposition, Fe-W alloys, citrate bath, macroscopic size effect, volume current density, cyclic voltammetry, iron-citrate complexes, microhardness

Download full-text PDF. 2451 downloads

Menu

Vol. 56 (2020), Issue 1, p. 14-26

Электроосаждение Fe-W сплавов из цитратного электролита. Роль материала анода

Abstract