Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности
Исследованы функциональные свойства осадков электролитического серебра (микротвердость, коррозионная стойкость и удельное электросопротивление), полученных из боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) электролита, при различных плотностях тока. Показана взаимосвязь равномерности (шероховатости) поверхност...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82639 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности / О.Л. Берсирова, В.С. Кублановский // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 8. — С. 109-112. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859738383082848256 |
|---|---|
| author | Берсирова, О.Л. Кублановский, В.С. |
| author_facet | Берсирова, О.Л. Кублановский, В.С. |
| citation_txt | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности / О.Л. Берсирова, В.С. Кублановский // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 8. — С. 109-112. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Исследованы функциональные свойства осадков электролитического серебра (микротвердость, коррозионная стойкость и удельное электросопротивление), полученных из боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) электролита, при различных плотностях тока. Показана взаимосвязь равномерности (шероховатости) поверхности осадка с функциональными свойствами покрытий. Установлена четкая параболическая зависимость для характеристик свойство—плотность тока осаждения, а также линейная зависимость характеристик свойство—шероховатость для осадков с Ra порядка 40—80 нм (11-й класс шероховатости поверхности). Это может свидетельствовать о том, что структура и морфология управляют функциональностью электролитических осадков серебра и зависят главным образом от кинетических параметров процесса осаждения — плотности тока, потенциала и общего перенапряжения процесса.
Досліджено функціональні властивості осадів електролітичного срібла (мікротвердість, корозійна стійкість і питомий електричний опір), отриманих з боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) електроліту, при різних густинах струму. Показано взаємозв’язок рівномірності (шорсткості) поверхні осаду з функціональними властивостями покриттів. Встановлено чітку параболічну залежність для характеристик властивість—густина струму осадження, а також лінійна залежність характеристик властивість—шорсткість для осадів срібла 11-го класу шорсткості. Це може свідчити про те, що структура і морфологія керують функціональністю електролітичних осадів срібла й залежать, головним чином, від кінетичних параметрів процесу осадження: густини струму, потенціалу й загальної перенапруги процесу.
Functional properties of silver electrolytic deposits (microhardness, corrosion stability and specific electroresistance), deposited from borate-phosphate-carbonate (BPC) electrolyte at various current density are investigated. The interrelation of uniformity (roughness) of a surface of a deposit with functional properties of coatings is shown. Accurate parabolic dependence for characteristics property—a current density of electrodeposition, and also linear dependence of characteristics property—a roughness for silver deposits of 11 class of a roughness is established. It can testify that the structure and morphology operates functionality electrolytic deposits of silver and depends mainly on kinetic parameters of process of deposition: current density, potential and the general overvoltage of process.
|
| first_indexed | 2025-12-01T16:15:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
УДК 541.138.2
О.Л. Берсирова, В.С. Кублановский
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ОСАДКОВ СЕРЕБРА
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ОСАЖДЕНИЯ И ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Исследованы функциональные свойства осадков электролитического серебра (микротвердость, коррозионная
стойкость и удельное электросопротивление), полученных из боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) элек-
тролита , при различных плотностях тока. Показана взаимосвязь равномерности (шероховатости) поверхности
осадка с функциональными свойствами покрытий. Установлена четкая параболическая зависимость для харак-
теристик свойство—плотность тока осаждения, а также линейная зависимость характеристик свойство—шеро-
ховатость для осадков с R a порядка 40—80 нм (11-й класс шероховатости поверхности). Это может свиде-
тельствовать о том, что структура и морфология управляют функциональностью электролитических осадков
серебра и зависят главным образом от кинетических параметров процесса осаждения — плотности тока,
потенциала и общего перенапряжения процесса.
Наряду с такими широко исследуемыми свой-
ствами электроосажденных покрытий, как внут-
ренние напряжения, микротвердость, износоус-
тойчивость и прочие, шероховатость является не
менее важным объектом изучения [1—3]. Причем
исследование влияния шероховатости (равномер-
ности) поверхности на основные физико-механи-
ческие, электрохимические и эксплуатационные
свойства электроосажденных серебряных поверх-
ностей имеет большое теоретическое и практичес-
кое значение для решения задачи получения по-
крытий с заранее заданными функциональными
свойствами [4—11].
Цель работы — исследование таких важных
функциональных свойств электролитического се-
ребра, как микротвердость, коррозионная стой-
кость, удельное электросопротивление и шерохо-
ватость в связи с условиями осаждения.
В ходе исследований получали покрытия эле-
ктролитического серебра в боратно-фосфатно-кар-
бонатном (БФК) растворе на основе дицианоар-
гентатного комплекса с концентрацией 0.75
моль⋅л–1 при различных плотностях поляризую-
щего тока (в интервале от 0.3 до 1.0 А⋅дм–2) и
температуре 60 ± 0.1 оС (рН 7.0). В качестве под-
ложки использовали латунь. Толщина покрытий
составляла 20 мкм и была рассчитана исходя из
выхода по току и времени электролиза.
Морфологию полученных серебряных покры-
тий исследовали при помощи электронного ска-
нирующего микроскопа LEO-435VP. Покрытия, по-
лученные в исследуемом диапазоне плотностей
тока от 0.3 до 1.5 А⋅дм–2, во всех случаях были
серебристо-белого цвета, без пригаров и пятен, плот-
ные и достаточно однородные.
Электролитические осадки металлов в боль-
шинстве случаев имеют значительно большую мик-
ротвердость, чем полученные из расплава, а по-
крытия, полученные из комплексного электроли-
та, — еще более высокую.
Как известно, твердость осадков обуслoвли-
вается их мелкокристалличностью [2]: чем мельче
зерна — тем выше микротвердость. Это хорошо
иллюcтрирует рис. 1, a, на котором представлена
зависимость микротвердости серебряных гальва-
нопокрытий от плотности тока осаждения. Как
видно, такая зависимость проходит через макси-
мум: микротвердость увеличивается со 100 кг⋅мм–2
(для осадков, полученных при плотности тока 0.3
А⋅дм–2) до 150 кг⋅мм–2 (осаждение при плотно-
сти тока 0.6—0.8 А⋅дм–2), а затем снижается. На
первом участке, по-видимому, микротвердость
увеличивается в связи с уменьшением размера
кристаллов с ростом плотности тока осаждения.
Затем величина микротвердости практически не
меняется, оставаясь максимальной на участке пло-
тностей тока 0.6—0.8 А⋅дм–2, соответствующем сме-
шанной кинетике. Причем размеры зерен осадка,
полученные в этих условиях устойчивого процес-
са электроосаждения, стабильно минимальны [12
—14]. Дальнейший рост плотности тока приво-
дит к выделению водорода и возникновению по-
© О.Л . Берсирова, В.С. Кублановский , 2009
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 8 109
ристых покрытий, что, естественно, уменьшает их
микротвердость.
В случаях, когда средняя величина зерна и
шероховатость связаны, от шероховатости должна
зависеть и микротвердость. Нами установлено,
что при электроосаждении серебра зависимость
между шероховатостью и микротвердостью осад-
ков проявляется весьма отчетливо. Обнаружено,
что для всех исследуемых нами электроосажден-
ных образцов шероховатость серебра при изме-
нении условий электролиза или состава электро-
лита меняется антибатно их микротвердости.
Для всех полученных электролитических оса-
дков серебра была выявлена связь между шерохо-
ватостью Ra и микротвердостью покрытий Нт.
На рис. 1, б приведен график зависимости Нт—
Ra. Полученная зависимость линейна и наглядно
показывает количественную связь между микро-
твердостью и шероховатостью.
Для подробного исследования влияния усло-
вий осаждения (плотности тока осаждения) и
кристаллической шероховатости электролитичес-
ких осадков серебра на их коррозионную стой-
кость мы изучали коррозионное поведение сереб-
ряных покрытий, полученных из раствора дициа-
ноаргентатного комплекса на медной подложке,
при разных плотностях тока. Применяли различ-
ные методы исследования коррозионной стойкос-
ти — вольтамперометрии и электрохимической
импедансной спектроскопии [15—17]. Экспериме-
нты проводили в нейтральной коррозионной сре-
де — смеси сульфатов и хлоридов (в присутст-
вии хлорид-ионов).
Величины коррозионного сопротивления оса-
дков серебра, осажденных из боратно-фосфатно-
карбонатного электролита при различных плот-
ностях тока, представлены на рис. 2. Как видно,
такая зависимость также имеет экстремум, при-
чем для того же интервала плотностей тока осаж-
дения. Максимально коррозионностойкие сереб-
ряные покрытия, с величиной коррозионной стой-
кости порядка 15—17 кОм⋅см2, можно получать
осаждением при рабочей плотности тока 0.5—
0.75 А⋅дм–2.
Чаще всего ухудшение антикоррозионных
свойств происходит вследствие неравномернос-
ти распределения покрытия по толщине на мик-
рорельефе. Однако, кроме этого, шероховатость
непосредственно также существенно сказывается на
стойкости поверхности. Особенно велико влияние
Рис. 1. Зависимость микротвердости серебряных осадков от величины плотности тока осаждения (а)
и от величины их средней шероховатости (б).
а
б
Рис. 2. Зависимость коррозионного сопротивления, по-
лученного методами VAM (R p) (1) и EIS (R ct) (2) для
образцов серебра, от плотности тока осаждения. Состав
коррозионного раствора: 7 г⋅л–1 Na2SO4 + 3 г⋅л–1 NaCl.
Электрохимия
110 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 8
шероховатости в коррозионных процессах с учас-
тием воды [2].
Нами исследована взаимосвязь между корро-
зионными характеристиками серебряных покры-
тий и их шероховатостью. На рис. 3. проиллюс-
трирована зависимость Rct—Ra. Как видно из ри-
сунка, с уменьшением шероховатости осадка элек-
тролитического серебра (в интервале Ra порядка
40—80 нм) линейно возрастает сопротивление
коррозии. Причем, казалось бы незначительное,
примерно на 20 нм, увеличение шероховатости по-
верхности приводит к уменьшению коррозион-
ного сопротивления в 2 раза.
Установлено, что при одинаковой истинной
поверхности серебряных покрытий коррозия их
тем больше, чем больше средняя шероховатость
Ra независимо от преимущественной текстуры
осадка и условий, при которых он был получен.
Увеличение шероховатости поверхности заметно
снижает устойчивость к агрессивной среде, хотя
осадок равномерно распределяется по толщине на
микропрофиле.
В микро- и наноэлектронике гальванические
осадки серебра используются в качестве высоко-
проводящих контактов. Поэтому переходное со-
противление также является одним из важнейших
функциональных свойств серебряных электроли-
тических покрытий [5—10, 18].
Нами исследовано влияние плотности тока
осаждения на удельное электросопротивление се-
ребряных осадков. Из рис. 4, а видно, что зави-
симость электрического сопротивления от плот-
ности тока проходит через максимум, причем наи-
большие значения электросопротивления (по-
рядка 0.05 мОм⋅м) также характерны для пок-
рытий, полученных в интервале плотностей то-
ка 0.6—0.8 А⋅дм–2.
В образовании переходного сопротивления
основную роль играет именно шероховатость [2,
19]. Поэтому нами была исследована связь между
удельным электросопротивлением электролити-
ческого серебра и шероховатостью его поверхно-
сти в широком диапазоне значений (рис. 4, б). Ус-
тановлено, что в интервале величин шероховато-
сти порядка 40—80 нм зависимость удельного
электрического сопротивления R s от Ra линейна
и со снижением шероховатости поверхности эле-
ктрическое сопротивление серебряных контак-
тов растет.
Необходимо отметить, что четко прослежи-
вается зависимость исследованных функциональ-
ных свойств серебряных гальванопокрытий как
от плотности тока осаждения, так и от шерохова-
тости поверхности осадков.
Мы наблюдаем аналогию: параболическую за-
висимость для характеристик типа свойство—
плотность тока и линейную зависимость для харак-
теристик типа свойство—шероховатость. Это мо-
жет свидетельствовать о том, что структура и мор-
фология управляет функциональностью электро-
литических осадков серебра и зависит главным об-
разом от кинетических параметров процесса оса-
Рис. 3. Зависимость коррозионного сопротивления
R ct, полученного для исследуемых образцов серебра ,
осажденных при разных плотностях тока , от среднеа -
рифметической шероховатости поверхности.
Рис. 4. Зависимость удельного электросопротивления
серебряных покрытий от величины плотности тока оса-
ждения (a) и от величины их средней шероховатости (б).
а
б
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 8 111
ждения — от плотности тока и общего перена-
пряжения процесса.
РЕЗЮМЕ . Досліджено функціональні властивос-
ті осадів електролітичного срібла (мікротвердість, ко-
розійна стійкість і питомий електричний опір), отри-
маних з боратно-фосфатно-карбонатного (БФК ) елек-
троліту, при різних густинах струму. Показано взаємо-
зв’язок рівномірності (шорсткості) поверхні осаду з
функціональними властивостями покриттів. Встано-
влено чітку параболічну залежність для характерис-
тик властивість—густина струму осадження, а також
лінійна залежність характеристик властивість—шор -
сткість для осадів срібла 11-го класу шорсткості. Це
може свідчити про те, що структура і морфологія ке-
рують функціональністю електролітичних осадів сріб-
ла й залежать, головним чином, від кінетичних пара-
метрів процесу осадження: густини струму, потенці-
алу й загальної перенапруги процесу.
SU M M AR Y. F unctional properties of silver elec-
trolytic deposits (microhardness, corrosion stability and
specific electroresistance), deposited from borate-phos-
phate-carbonate (BPC) electrolyte at various current
density are investigated. The interrelation of uniformi-
ty (roughness) of a surface of a deposit with functional
propert ies of coat ings is shown. Accurate parabolic
dependence for character ist ics property—a current
density of elect rodeposit ion, and a lso linear depend-
ence of characterist ics property—a roughness for sil-
ver deposits of 11 class of a roughness is established.
It can testify that the structure and morphology opera-
tes functionality electrolytic deposits of silver and de-
pends mainly on kinetic parameters of process of depo-
sition: current density, potential and the general over-
voltage of process.
1. Гальванотехника благородных и редких метал-
лов / Под ред. П .М .Вячеславова , С .Я .Грилихес,
Г .К . Буркат, Е.Г. Кругловой. -Л .: Машинострое-
ние, 1970.
2. Гнусин Н .П ., Коварский Н .Я. Шероховатость элек-
троосажденных поверхностей. -Новосибирск: На-
ука , 1970.
3. Поветкин В .В ., Ковенский И .М . Структура эле-
ктролитических покрытий. -М .: Металлургия ,
1989.
4. Берсирова О.Л., Кублановский В.С. // Наук. вісн.
Чернівецького ун-ту. -2008. -Вип. 399—400. Хімія.
-С. 165—167.
5. Берсирова О.Л., Кублановский В.С. // Вестн. Харь-
ков. политехн. ун-та. -2005. -№ 15. -С. 35—38.
6. Бык С.В., Берсирова О.Л., Кублановский В.С. // На-
носистемы, наноматериалы, нанотехнологии. -2006.
-№ 4. -С. 811—819.
7. Хмыль А .А ., Кушнер Л.К., Богуш Н .В. // Докл.
БГУИР. -2004, № 5. -С. 88—89.
8. Точицкий Т .А ., Федосюк В.М . Электролитически
осажденные наноструктуры . -Минск: Изд. центр
БГУ, 2002.
9. Кублановский В .С ., Берсирова О .Л., Литовчен-
ко К.И . и др. // Физико-химическая механика ма-
териалов. -2002. -№ 3. -С . 473—478.
10. Bersirova O., Anufryiev L . // Proceed. Int.Conf.
“Modern Physical Chemistry for Advanced Mate-
rials”. -Kharkov, 2007. -Р. 160—163.
11. Bersirova O., Kublanovsky V ., Emelianov V ., Anufriev
L . // Chemija. -2003. -№ 1. -Р. 16—21.
12. Cesiulis H., Bersirova O., Valiuniene A. et al. // Ma-
terials Science (Medziagotyra). -2004. -10, № 2. -P.
142—146.
13. Cesiulis H., Bersirova O., Prosycevas I. // Vestn. Khark.
Nac. Univ. -2005. -648. Khimija. -Vyp. 12 (35). -Р.
230—233.
14. Берсирова О. // Доп. НАН України. -2008. -№ 5.
-С. 137—140.
15. Cesiulis H., Bersirova O., Prosycevas I. // Surface
Engineering. -2005. -№ 12. -Р. 139—145.
16. Bersirova O., Kublanovsky V ., A nufriev L ., R ubtse-
vich I . // Materials Science (Medziagotyra). -2004.
-10, № 1. -Р. 11—14.
17. Bersirova O., Krolik owsk i A ., Kublanovsk y V . //
Ochrona przed k oro zja . -2002. -№ 11A. -Р. 149
—152.
18. Беленький М .А ., Иванов А .Ф. Электроосаждение
металлических покрытий. Справочник . -М .: Ме-
таллургия, 1985.
19. Шнейдер Ю . Назначение и технологическое обес-
печение чистоты поверхности деталей машин.
-Л .: Инф.-техн. листок ЛДНТП , № 56-58, 1956.
Институт общей и неорганической химии Поступила 24.01.2009
им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев
Электрохимия
112 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 8
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-82639 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T16:15:21Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Берсирова, О.Л. Кублановский, В.С. 2015-06-04T17:04:29Z 2015-06-04T17:04:29Z 2009 Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности / О.Л. Берсирова, В.С. Кублановский // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 8. — С. 109-112. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82639 541.138.2 Исследованы функциональные свойства осадков электролитического серебра (микротвердость, коррозионная стойкость и удельное электросопротивление), полученных из боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) электролита, при различных плотностях тока. Показана взаимосвязь равномерности (шероховатости) поверхности осадка с функциональными свойствами покрытий. Установлена четкая параболическая зависимость для характеристик свойство—плотность тока осаждения, а также линейная зависимость характеристик свойство—шероховатость для осадков с Ra порядка 40—80 нм (11-й класс шероховатости поверхности). Это может свидетельствовать о том, что структура и морфология управляют функциональностью электролитических осадков серебра и зависят главным образом от кинетических параметров процесса осаждения — плотности тока, потенциала и общего перенапряжения процесса. Досліджено функціональні властивості осадів електролітичного срібла (мікротвердість, корозійна стійкість і питомий електричний опір), отриманих з боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) електроліту, при різних густинах струму. Показано взаємозв’язок рівномірності (шорсткості) поверхні осаду з функціональними властивостями покриттів. Встановлено чітку параболічну залежність для характеристик властивість—густина струму осадження, а також лінійна залежність характеристик властивість—шорсткість для осадів срібла 11-го класу шорсткості. Це може свідчити про те, що структура і морфологія керують функціональністю електролітичних осадів срібла й залежать, головним чином, від кінетичних параметрів процесу осадження: густини струму, потенціалу й загальної перенапруги процесу. Functional properties of silver electrolytic deposits (microhardness, corrosion stability and specific electroresistance), deposited from borate-phosphate-carbonate (BPC) electrolyte at various current density are investigated. The interrelation of uniformity (roughness) of a surface of a deposit with functional properties of coatings is shown. Accurate parabolic dependence for characteristics property—a current density of electrodeposition, and also linear dependence of characteristics property—a roughness for silver deposits of 11 class of a roughness is established. It can testify that the structure and morphology operates functionality electrolytic deposits of silver and depends mainly on kinetic parameters of process of deposition: current density, potential and the general overvoltage of process. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности Article published earlier |
| spellingShingle | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности Берсирова, О.Л. Кублановский, В.С. Электрохимия |
| title | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| title_full | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| title_fullStr | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| title_full_unstemmed | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| title_short | Функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| title_sort | функциональные свойства электролитических осадков серебра в зависимости от условий осаждения и шероховатости поверхности |
| topic | Электрохимия |
| topic_facet | Электрохимия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82639 |
| work_keys_str_mv | AT bersirovaol funkcionalʹnyesvoistvaélektrolitičeskihosadkovserebravzavisimostiotusloviiosaždeniâišerohovatostipoverhnosti AT kublanovskiivs funkcionalʹnyesvoistvaélektrolitičeskihosadkovserebravzavisimostiotusloviiosaždeniâišerohovatostipoverhnosti |