Встановлення особливостей анодної поведінки міді у розчинах фосфатної кислоти з добавками спиртів

Автор(и)

  • Dar'ja Silchenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5845-7722
  • Alexei Pilipenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5004-3680
  • Hanna Pancheva Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-9397-3546
  • Olena Khrystych Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0003-2190-1492
  • Marina Chyrkina Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-2060-9142
  • Evgeny Semenov Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-9280-947X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140554

Ключові слова:

електрохімічне полірування, пасивна плівка, дифузійне розчинення, пітінг, анодна поляризація, розмірна обробка

Анотація

Досліджені анодні поляризаційні залежності мідного електрода у фосфатно-спиртових розчинах. Одержані залежності можна розділити на ділянки, кожна з яких відповідає протіканню певних електрохімічних реакцій у заданому діапазоні потенціалів. Перша ділянка відповідає анодному розчиненню міді, друга – формуванню на поверхні міді пасивуючої оксидно-сольової плівки і дифузійному режиму розчинення металу. Після досягнення потенціалу розкладання води розчинення мідного електрода супроводжується окисленням молекул Н2О. Встановлена відповідність особливостей розчинення міді поляризаційним залежностям електрода. Електрохімічному травленню міді відповідає діапазон потенціалів електрода 0–0,8 В. Утворення оксидно-сольової плівки при потенціалах 1–2 В обумовлює іонізацію міді у дифузійному режимі і приводить до переважного розчинення мікронерівностей металу з формуванням блискучої поверхні електрода. Зміщення потенціалу анода до величин, більших за 2 В, приводить до появи точкового травлення на поверхні міді внаслідок місцевого порушення суцільності пасивної плівки. Додавання до розчинів фосфатної кислоти етанолу знижує густину струму анодного розчинення міді в стаціонарній області до значень 0,2–2 А·дм–2. Етанол сприяє одержанню блискучої поверхні міді. При с(С2Н5ОН)>30 % ефект полірування зникає. Бутиловий спирт є ефективним інгібітором травлення міді і в його присутності ja знижується до 0,1–1 А·дм–2. Добавка C4H9OН обумовлює формування поверхні з сильним блиском і мінімальною кількістю точок травлення. При вмісті с(C4H9OН)>50 % поверхня міді має значну кількість точок травлення. Інгібуюча дія гліцерину близька до дії бутанолу. Форма поляризаційної залежності обумовлюється вмістом C3H8O3 у розчині. При підвищенні с(C3H8O3)>20 % полірування не відбувається і поверхня електрода має матовий вигляд. Отримані дані показують, що анодна поведінка міді залежить від природи добавки, що, залежно від необхідності, можна використовувати для розробки електролітів полірування або розмірної обробки міді

Біографії авторів

Dar'ja Silchenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кафедра технічної електрохімії

Alexei Pilipenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра технічної електрохімії

Hanna Pancheva, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра охорони праці та навколишнього середовища

Olena Khrystych, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Marina Chyrkina, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Evgeny Semenov, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра охорони праці та навколишнього середовища

Посилання

  1. Pilipenko, A. I., Pospelov, A. P., Kamarchuk, G. V., Bondarenko, I. S., Shablo, A. A., Bondarenko, S. I. (2011). Point-contact sensory nanostructure modeling. Functional materials, 18 (3), 324–327.
  2. Pospelov, A. P., Pilipenko, A. I., Kamarchuk, G. V., Fisun, V. V., Yanson, I. K., Faulques, E. (2014). A New Method for Controlling the Quantized Growth of Dendritic Nanoscale Point Contacts via Switchover and Shell Effects. The Journal of Physical Chemistry C, 119 (1), 632–639. doi: https://doi.org/10.1021/jp506649u
  3. Maizelis, A. A., Bairachniy, B. I., Trubnikova, L. V., Savitsky, B. A. (2012). The effect of architecture of Cu/Ni-Cu multilayer coatings on their microhardness. Functional Materials, 19 (2), 238–244.
  4. Maizelis, A., Bairachny, B. (2017). Voltammetric Analysis of Phase Composition of Zn-Ni Alloy Thin Films Electrodeposited from Weak Alkaline Polyligand Electrolyte. Journal of Nano- and Electronic Physics, 9 (5), 05010-1–05010-7. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05010
  5. Smirnova, O., Pilipenko, A., Pancheva, H., Zhelavskyi, A., Rutkovska, K. (2018). Study of anode processes during development of the new complex thiocarbamide­citrate copper plating electrolyte. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (91)), 47–52. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123852
  6. Maizelis, A. A., Bairachnyi, B. I., Tul’skii, G. G. (2016). Contact Displacement of Copper at Copper Plating of Carbon Steel Parts. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 54 (1), 12–19. doi: https://doi.org/10.3103/s1068375518010106
  7. Ahmed, A. M., Abd El-Haleem, S. M., Saleh, M. G. A., Abdel-Rahman, A. A.-H. (2013). Copper electropolishing in the presence of purine derivatives. Asian Journal of Chemistry, 25 (3), 1512–1520. doi: https://doi.org/10.14233/ajchem.2013.13125
  8. Taha, A. A., Ahmed, A. M., Rahman, H. H. A., Abouzeid, F. M. (2013). The effect of surfactants on the electropolishing behavior of copper in orthophosphoric acid. Applied Surface Science, 277, 155–166. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.04.017
  9. Elmalah, N. M., Abd Elhaliem, S. M., Ahmed, A. M., Ghozy, S. M. (2012). Effect of some organic aldehydes on the electropolishing of copper in phosphoric acid. International Journal of Electrochemical Science, 7, 7720–7739.
  10. Batouti, M. E., Ahmed, A.-M. M. (2015). Study of electrochemical behavior of copper in presence of dicarboxylic and tricarboxylic acids. Revue Roumaine de Chimie, 60 (11-12), 1047.
  11. Liu, S.-H., Shieh, J.-M., Chen, C., Hensen, K., Cheng, S.-S. (2006). Roles of Additives in Damascene Copper Electropolishing. Journal of The Electrochemical Society, 153 (6), C428. doi: https://doi.org/10.1149/1.2193348
  12. Du, B., Suni, I. I. (2004). Mechanistic Studies of Cu Electropolishing in Phosphoric Acid Electrolytes. Journal of The Electrochemical Society, 151 (6), C375. doi: https://doi.org/10.1149/1.1740783
  13. Attia, A. A., Elmelegy, E. M., El-Batouti, M., Ahmed, A.-M. M. (2016). Studying Copper Electropolishing Inhibition in Presence of Some Organic Alcohols. Portugaliae Electrochimica Acta, 34 (2), 105–118. doi: https://doi.org/10.4152/pea.201602105
  14. wad, A. M., Ghany, N. A. A., Dahy, T. M. (2010). Removal of tarnishing and roughness of copper surface by electropolishing treatment. Applied Surface Science, 256 (13), 4370–4375. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.02.033
  15. Abdel-Haleem, S. M., Ahmed, A. M., Shadad, M. I. (2013). Kinetic study of anodic corrosion of copper in phosphoric acid and effects of some phenols derivatives. Asian Journal of Chemistry, 25 (17), 9693–9700. doi: https://doi.org/10.14233/ajchem.2013.15132
  16. Du, B., Ivar suni, I. (2004). Water diffusion coefficients during copper electropolishing. Journal of Applied Electrochemistry, 34 (12), 1215–1219. doi: https://doi.org/10.1007/s10800-004-3303-7
  17. Taha, A. A. (2000). Study of the effect of ethylene glycol and glycerol on the rate of electropolishing of copper by the rotating disk technique. Anti-Corrosion Methods and Materials, 47 (2), 94–104. doi: https://doi.org/10.1108/00035590010316458
  18. Vidal, R. (1995). Copper Electropolishing in Concentrated Phosphoric Acid. Journal of The Electrochemical Society, 142 (8), 2689. doi: https://doi.org/10.1149/1.2050075
  19. Pancheva, H., Reznichenko, A., Miroshnichenko, N., Sincheskul, A., Pilipenko, A., Loboichenko, V. (2017). Study into the influence of concentration of ions of chlorine and temperature of circulating water on the corrosion stability of carbon steel and cast iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (88)), 59–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108908
  20. Pilipenko, A., Pancheva, H., Reznichenko, A., Myrgorod, O., Miroshnichenko, N., Sincheskul, A. (2017). The study of inhibiting structural material corrosion in water recycling systems by sodium hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (86)), 21–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.95989
  21. Edwards, J. (1953). The Mechanism of Electropolishing of Copper in Phosphoric Acid Solutions. Journal of The Electrochemical Society, 100 (8), 223C. doi: https://doi.org/10.1149/1.2781129
  22. Huang, C., Chen, J., Sun, M. (2017). Electropolishing Behaviour of 73 Brass in a 70 vol % H3PO4 Solution by Using a Rotating Cylinder Electrode (RCE). Metals, 7 (1), 30. doi: https://doi.org/10.3390/met7010030
  23. Pointu, B., Braizaz, M., Poncet, P., Rousseau, J. (1981). Photoeffects on the Cu/H3PO4 interface. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, 122, 111–131. doi: https://doi.org/10.1016/s0022-0728(81)80144-1
  24. Van Gils, S., Le Pen, C., Hubin, A., Terryn, H., Stijns, E. (2007). Electropolishing of Copper in H[sub 3]PO[sub 4]. Journal of The Electrochemical Society, 154 (3), C175. doi: https://doi.org/10.1149/1.2429044
  25. Kung, T.-M., Liu, C.-P., Chang, S.-C., Chen, K.-W., Wang, Y.-L. (2010). Effect of Cu-Ion Concentration in Concentrated H[sub 3]PO[sub 4] Electrolyte on Cu Electrochemical Mechanical Planarization. Journal of The Electrochemical Society, 157 (7), H763. doi: https://doi.org/10.1149/1.3425807
  26. Li, D., Li, N., Xia, G., Zheng, Z., Wang, J., Xiao, N. et. al. (2013). An in-situ study of copper electropolishing in phosphoric acid solution. International Journal of Electrochemical Science, 8, 1041–1046.
  27. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Selective anodic treatment of W(WC)-based superalloy scrap. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (85)), 53–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91205
  28. Sincheskul, A., Pancheva, H., Loboichenko, V., Avina, S., Khrystych, O., Pilipenko, A. (2017). Design of the modified oxide-nickel electrode with improved electrical characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (89)), 23–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112264
  29. Ghali, E. I., Potvin, R. J. A. (1972). The mechanism of phosphating of steel. Corrosion Science, 12 (7), 583–594. doi: https://doi.org/10.1016/s0010-938x(72)90118-7
  30. Vlasova, E., Kovalenko, V., Kotok, V., Vlasov, S. (2016). Research of the mechanism of formation and properties of tripolyphosphate coating on the steel basis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (83)), 33–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79559
  31. Sankara Narayanan, T. S. N. (2005). Surface Pretreatment by Phosphate Conversion Coatings – A Review. Reviews on Advanced Materials Science, 9, 130–177.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-08-14

Як цитувати

Silchenko, D., Pilipenko, A., Pancheva, H., Khrystych, O., Chyrkina, M., & Semenov, E. (2018). Встановлення особливостей анодної поведінки міді у розчинах фосфатної кислоти з добавками спиртів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6 (94), 35–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140554

Номер

Том 4 № 6 (94) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Dar'ja Silchenko, Alexei Pilipenko, Hanna Pancheva, Olena Khrystych, Marina Chyrkina, Evgeny Semenov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.