Влияние выравнивающих агентов

 

Экспериментальные данные говорят о том, что антивыравнивание наблюдается в том случае, когда скорость электроосаждения зависит преимущественно от скорости подвода простых или комплексных ионов металла к поверхности катода. То есть, когда плотность тока электроосаждения становится соизмеримой с предельной диффузионной плотностью тока.

Положительное истинное выравнивание проявляется, как правило, только в присутствии специальных добавок в электролите – так называемых выравнивающих агентов. Все выравнивающие агенты являются ингибиторами или стимуляторами катодного процесса. Они расходуются на катоде во время электроосаждения металла. В условиях, когда электролит проявляет положительные выравнивающие свойства, скорость расхода выравнивающих агентов определяется диффузией.

Неравнодоступность микропрофиля является причиной нераномерного распределения скорости подвода молекул или ионов выравнивающего агента к различным участкам микропрофиля. Ингибирующее или стимулирующее действие, оказываемое выравнивающим агентом на процесс электроосаждения металла, усиливается по мере увеличения скорости диффузии агента к катоду. Поэтому это действие проявляется в бόльшей степени на микровыступах и в меньшей степени – в микроуглублениях. Эквипотенциальность микропрофиля приводит к тому, что неравномерное распределение ингибирующего или стимулирующего действия выражается в неравномерном распределении скорости электроосаждения металла.

Из этих рассуждений ясно, что химическая природа выравнивающего агента и механизм процессов, приводящих к его расходу на катоде, не имеет принципиального значения. Поэтому выравнивающими агентами могут являться:

- различные ПАВ, способные восстанавливаться на катоде до поверхностно-неактивных соединений;

- органические вещества, которые включаются в катодный осадок;

- неорганические ионы, восстанавливающиеся с образованием сплава с основным металлом.

 

Влияние нестационарных режимов электролиза

 

Некоторые нестационарные режимы электролиза оказывают существенное влияние на усреднённое по времени микрораспределение скорости осаждения. К ним, например, относятся периодическое выключение или реверсирование тока.

При прерывании тока полностью или частично устраняются диффузионные ограничения. В результате этого микрораспределение приближается к равномерному. То есть уменьшается и положительное и отрицательное выравнивание.

Реверсирование тока в электролитах, не содержащих добавок, может уменьшить антивыравнивающее действие катодных периодов. А иногда за счёт интенсивного выравнивания микрорельефа в анодные периоды реверсирование тока приводит к положительному выравниванию. В присутствии добавок результаты реверсирования могут быть самыми различными. Это связано с тем, что нестабильность электродного потенциала оказывает влияние как на реакции, в которых принимают участие добавки, так и на адсорбционно-десорбционные процессы.

 

Методы исследования микрораспределения и оценки выравнивающей и микрорассеивающей способности электролита

 

Для оценки исходной шероховатости поверхности катода и поверхности электролитических осадков применяют профилографы, профилометры, интерференционные и двойные микроскопы. Распределение осадка изучают также с помощью микроскопического исследования поперечных шлифов образцов, на которые нанесены покрытия. Общепринятой методики оценки характера микрораспределения и количественного выражения выравнивающей и микрорассеивающей способности не существует.

 

Оценка выравнивающей и микрорассеивающей способности

По толщине слоя

 

Часто выравнивающее действие, или выравнивающую или микрорассеивающую способность оценивают отношением толщин слоя металла:

- для канавок:                                                                     (1)

                                                                 (2)

                                                                   (3)

- для гребней:                                                                     (4)

                                                                  (5)

где h_1/2 – толщина слоя на середине боковой стороны канавки или гребня; h_y – толщина слоя на дне канавки; h_B – толщина слоя на вершине гребня; h_гл – толщина на гладких участках катода между канавками или гребнями; h_ср – средняя толщина слоя.

Другая группа формул для определения выравнивающей способности связана с измерением глубины канавок до и после осаждения металла:

                                       (6)

                                 (7)

                (8)

где H₀ и H – глубина канавки до и после электролиза.

Для определения выравнивающей способности на катодах с нерегулярным микропрофилем поверхности применяют формулы, аналогичные формуле (8):

                                  (9)

,                             (10)

 

где R_a,0  и R_a – среднеарифметическое отклонение профиля до и после осаждения; Н_ск,0 и Н_ск – среднеквадратичные отклонения до и после осаждения.

Даже при самых благоприятных условиях ведения расчётов результаты выравнивающей способности электролитов по формулам (1-10) зависят в гораздо бóльшей степени от начальных микрогеометрических параметров поверхности и средней толщины осаждённого слоя, чем от выравнивающих свойств электролита. Поэтому данные о выравнивающих и микрорассеивающих свойствах электролитов, полученные различными авторами, как правило, несопоставимы.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: