ВПЛИВ ІОНІВ Fe3+ ТА АНОДНОГО ПРОЦЕСУ НА ЛОКАЛЬНЕ ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ МІДІ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО 3D-ДРУКУ

Abstract

Досліджено вплив сторонніх катодних процесі та анодних матеріалів на вихід за струмом міді в сульфатному електроліті та точність електрохімічного 3D-друку. Встановлено, що наявність в електроліті 10 г/дм3 іонів Fe3+ по-різному впливає на вихід за струмом міді в комірках з активним мідним та інертним свинцевим анодами. В інтервалі густин струму 5…7 А/дм2 вихід за струмом міді в електрохімічній комірці з мідним анодом не перевищує 86…88 %, у той же час, для комірки зі свинцевим анодом він становить 96…97 %. За густини струму 1 А/дм2 навпаки в комірці зі свинцевим анодом вихід за струмом зменшується до 65 %, а в комірці з мідним анодом – до 72 %. Відмінність у значеннях виходу за струмом та ході отриманих логарифмічних залежностей виходу за струмом від густини струму може бути пов’язана з впливом анодного процесу виділення кисню на свинцевому електроді на побічний процес відновленні іонів Fe3+. Окисна дія анодно продукованого кисню по відношенню до останніх, а також підлуговування прикатодного шарупризводить до утворення малорозчинних сполук заліза (ІІІ) і пригнічення їх відновлення в області високих значень катодних густин струму. Таким чином, в комірці з інертним свинцевим анодом наявність у розчині іонів Fe3+ призводить до зниження виходу за струмом міді в області малих значень густин струму, це є фактором підвищення локалізації електроосадження та точності електрохімічного 3D-друку. Моделювання профілю тривалого росту локально електроосаджуваного фрагменту мідного осаду в середовищі COMSOL Multiphysics з урахуванням виходу за струмом та результатів поляризаційних вимірювань показало наступне. Введення в електроліт іонів Fe3+ зумовлює зменшення нахилу катодної поляризаційної кривої та відповідно призводить до збільшення розсіювальної здатності електроліту, що більш виражено проявляється в електролізері з мідним анодом. Зниження товщини осаду металу в області низьких значень густин струму відображується лише при моделюванні профілю росту металевого осаду для комірки зі свинцевим інертним анодом. Ключові слова: електрохімічний 3D-друк; сульфатний електроліт; розсіювальна здатність; іони Fe3+; масоперенесення.