Контактное осаждение меди из раствора CuCl в эталайне

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.

1. Гамбург Ю., Зангари Д. Теория и практика электроосаждения металлов // М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. ‒ 2015. ‒ T. 438.

2. Dini J. W., Snyder D. D. Electrodeposition of copper // Modern electroplating. ‒ 2010. ‒ C. 33-78.

3. Hansen B. B., Spittle S., Chen B., Poe D., Zhang Y., Klein J. M., Horton A., Adhikari L., Zelovich T., Doherty B. W. Deep eutectic solvents: A review of fundamentals and applications // Chemical reviews. ‒ 2020. ‒ T. 121, № 3. ‒ C. 1232-1285.

4. Electrodeposition from ionic liquids. / Endres F., Abbott A., MacFarlane D. R.: John Wiley & Sons, 2017.

5. Hartley J. M., Ip C.-M., Forrest G. C., Singh K., Gurman S. J., Ryder K. S., Abbott A. P., Frisch G. EXAFS study into the speciation of metal salts dissolved in ionic liquids and deep eutectic solvents // Inorganic chemistry. ‒ 2014. ‒ T. 53, № 12. ‒ C. 6280-6288.

6. Yang C., Zhang Q., Abbott A. P. Facile fabrication of nickel nanostructures on a copper-based template via a galvanic replacement reaction in a deep eutectic solvent // Electrochemistry Communications. ‒ 2016. ‒ T. 70. ‒ C. 60-64.

7. Zaytsev O. I., Ehrenburg M. R., Molodkina E. B., Broekmann P., Rudnev A. V. Over-and underpotential deposition of copper from a deep eutectic solvent: Pt (111) single crystal versus polycrystalline Pt substrates // Journal of Electroanalytical Chemistry. ‒ 2022. ‒ C. 116940.

8. Abbott A. P., El Ttaib K., Frisch G., McKenzie K. J., Ryder K. S. Electrodeposition of copper composites from deep eutectic solvents based on choline chloride // Physical Chemistry Chemical Physics. ‒ 2009. ‒ T. 11, № 21. ‒ C. 4269-4277.

9. Horcas I., Fernández R., Gomez-Rodriguez J., Colchero J., Gómez-Herrero J., Baro A. WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology // Review of scientific instruments. ‒ 2007. ‒ T. 78, № 1. ‒ C. 013705.

10. Краткий химический справочник. / Рабинович В., Хавин З. Я. Л.: Химия, 1991.

11. Реформатская И. И. Структурная и фазовая гетерогенность сплавов на основе железа и ее роль в процессах их пассивации и локальной коррозии // Автореферат дис.… докт. хим. наук. М. – 2004. – Т. 48. – С. 22.