Филиппов Вадим Леонидович, аспирант, м.н.с.,
119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31, корп. 4.
Vadim L. Filippov, PhD student, junior researcher,
bld. 4, 31, Leninskiy pr., Moscow, 119071.
Руднев Александр Викторович, к.х.н., в.н.с.,
119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31, корп. 4.
Alexander V. Rudnev, PhD in Chemistry, leading researcher,
bld. 4, 31, Leninskiy pr., Moscow, 119071.
Контактное осаждение рыхлых слоев меди из водных сульфатных растворов не позволяет напрямую гальванически покрывать медью изделия из более электроотрицательных, чем медь, металлов и сплавов (например, железо и стали), поскольку препятствует хорошей адгезии покрытия к изделию. Эффективным решением данной проблемы является связывание ионов меди в растворе электролита в прочный комплекс. Катодное восстановление такого комплекса будет происходить при потенциалах более отрицательных по сравнению с гидратированными ионами меди, что снизит электродвижущую силу процесса контактного осаждения. Известно, что в глубоких эвтектических растворителях на основе холинхлорида ионы меди образуют хлоридные комплексы. В данной работе впервые исследовано контактное осаждение меди на железных и стальных подложках в растворе меди(I) в глубоком эвтектическом растворителе – эталайне. Осадки охарактеризованы методами атомно-силовой и электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Установлено, что контактное осаждение меди из раствора CuCl в эталайне имеет место, однако скорость данного процесса невелика и сильно зависит от материала подложки (железо, сталь У8, сталь 20). Кроме того, показано, что контактное осаждение в растворе на основе эталайна не оказывает заметного влияния на морфологию и адгезию гальванического медного покрытия к подложке.
Copper deposition via galvanic replacement from aqueous sulfate electrolytes does not allow direct copper electroplating on metals and alloys more electronegative than copper (for example, iron and steel), since it prevents good adhesion of the coating to the matrix. An effective solution to this problem is the binding of copper ions in an electrolyte solution into stable complexes. The cathodic reduction of such complexes occurs at potentials more negative as compared to hydrated copper ions, which reduces the electromotive force of the galvanic replacement process. It is known that copper ions form chloride complexes in deep eutectic solvents based on choline chloride. In this work, for the first time, the contact deposition of copper on iron and steel substrates is investigated in a copper(I)-containing solution in the deep eutectic solvent – ethaline. Deposits are characterized by atomic force and electron microscopies and energy-dispersive X-ray spectroscopy. It has been established that copper deposition via galvanic replacement in a CuCl-containing ethaline takes place, however, the rate of this process is low and strongly depends on the substrate material (iron, grade-U8 steel, grade-20 steel). Furthermore, we show that galvanic replacement in the ethaline-based solution does not have any noticeable effect on morphology of the galvanic copper coating and its adhesion to the substrate.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.