ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ ИНДИЯ ИЗ СУЛЬФАТНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА С ГАЛОГЕНИД-АНИОНАМИ
Аннотация
Проведено исследование влияния галогенид-анионов (фторидов, хлоридов, бромидов и иодидов) на процесс электрохимической кристаллизации индия из кислого сульфатно-галогенидного электролита с использованием стационарного и гальваностатического униполярного импульсного электролиза. Экспериментально установлено, что при содержании сульфата индия (III) 0,087 моль/л, серной кислоты 0,185 моль/л и блескообразующей добавки Лимеда БК-10А 2 мл/л введение фторидов до 1,00 моль/л не приводит к формированию покрытий индием на поверхности катода. Добавление хлоридов, бромидов и иодидов резко увеличивает скорость процесса формирования покрытий индием и увеличивает катодный выход индия по току. Определен диапазон концентраций хлорид-анионов (0,34···0,42 моль/л), при котором наблюдается электроосаждение покрытий наилучшего качества с высоким выходом по току. С увеличением порядкового номера галогена в Периодической системе Д.И. Менделеева возрастает степень его влияния на катодный процесс формирования покрытий индием. Галогенид-анионы в электролите образуют комплексные соединения индия, что доказывается смещением катодных потенциодинамических кривых в область более отрицательных значений потенциалов. Однако, при наличии в электролите бромидов и иодидов при пропускании электрического тока обнаружено образование малорастворимых моногалогенидов индия, нарушающих стабильность электролита и препятствующих его промышленному использованию. Определено влияние добавки Лимеда БК-10А на выход индия по току. Исследован процесс электроосаждения индия из сульфатно-хлоридного электролита с использованием гальваностатических импульсов прямоугольной формы, исследованы зависимости выхода по току индия от длительности импульсов, их скважности и амплитуды. Доказана возможность использования на практике комбинированных индиевых и инертных анодов. Изучены свойства индиевых покрытий из сульфатно-хлоридного электролита.
Литература
Elinek T.V. Advances in electroplating. Review of world specialized literature for 2015-2016. Gal'vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 2017. V. 25. N 2. P. 20-28 (in Russian). DOI: 10.47188/0869-5326_2017_25_2_20.
Elinek T.V. Advances in electroplating. Review of world specialized literature for 2016-2017. Gal'vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 2018. V. 26. N 1. P. 4-10 (in Russian). DOI: 10.47188/0869-5326_2018_26_1_4.
Elinek T.V. Advances in electroplating. Review of world specialized literature for 2017-2018. Gal'vanotekhn.Obrabotka Pov-ti. 2019. V. 27. N 2. P. 4-8 (in Russian). DOI: 10.47188/0869-5326_2019_27_2_4.
Vinokurov E.G., Margolin L.N., Farafonov V.V. Electrodeposition of composite coatings. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2020. V. 63. N 8. P. 4-38 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206308.6212.
Meinshausen L., Bhassyvasantha S., Majumdar B.S. Influence of Indium Addition on Whisker Mitigation in Electroplated Tin Coatings on Copper Substrates. J. Elec-tron. Mater. 2016. N 45. P. 791–801. DOI: 10.1007/s11664-015-4204-8.
Habashi F. Indium, Physical and Chemical Properties. In: Encyclopedia of Metalloproteins. Ed. by R.H. Kretsinger, V.N. Uversky, E.A. Permyakov. NY: Springer. 2013. P. 879–880. DOI: 10.1007/978-1-4614-1533-6_416.
Vinogradov S.N., Pereligin Yu.P. Electrodeposition of Palladium-Indium Alloy. Zashch. Met. 1980. V. 16. N 4. P. 507-509.
Saji V.S., Jung C.Y., Lee C.W. Electrodeposition of copper, selenium, indium, and gallium on molyb-denum/surface oxides: unary, binary, ternary and quaternary compositions. J. Electrochem. Soc. 2015. V. 162. N 9. P. D465. DOI. 10.1149/2.0451509jes.
Bakanov V.I., Nesterova N.V. Formation of Nanocrystalline Structures under Germanium and Indium Electro-deposition. Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2018. V. 54. N 3. P. 365-372. DOI: 10.1134/S2070205118030036.
Tian Y., Liu C., Hutt D. Electrodeposition of Indium Bumps for Ultrafine Pitch Interconnection. J. Electron. Mater. 2014. N 43. P. 594–603. DOI: 10.1007/s11664-013-2891-6.
Sheikhi R., Huo Y., Tsai C.H. Priorto-bond annealing effects on the diamond-to-copper heterogeneous integration using silver–indium multilayer structure. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2020. V. 31. P. 8059–8071. DOI: 10.1007/s10854-020-03346-2.
Larina N.V., Bakanov V.I., Telegina E.T. Electrodeposition of thin films of indium and silver with nanocrystal-line structure. Vestn. Tyumen. Gos. Un-ta. Ekologiya Prirodopol'zovanie. 2010. N 3. P. 243-249 (in Russian).
Kotov V.L., Kovshova N.Yu., Krivtsov A.K. Electro-deposition of soft solders from acidic electrolytes based on tin (IV) chloride pentahydrate. Message 1. Tinindium alloy. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2015. V. 58. N 12. P. 35-38 (in Russian).
Dobrovolska T.S., Georgiev M., Krastev I. Electrodeposition of gold–indium alloys. Transact. IMF. 2015. V. 93. N 6. P. 321-325. DOI: 10.1080/00202967.2015.1117260.
Dobrovolska T.S., Georgiev M., Krastev I. Selforganisation phenomena during electrodeposition of pal-ladium–indium alloys. Transact. IMF. 2015. V. 93. N 6. P. 326-331. DOI: 10.1080/00202967.2015.1117259.
Zhubing He, Jiansheng Jie, Wenjun Zhang, Wenfeng Zhang, Linbao Luo, Xia Fan, Guodong Yuan, Igor Bel-lo, Shuit-Tong Lee Tuning electrical and photoelectrical properties of CdSe nanowires via indium doping. Small. 2009. V. 5. N 3. P. 345-350. DOI: 10.1002/smll.200801006.
Thian-Khok Yong, Sek-Sean Tan, Chen-Hon Nee, Seong-Shan Yap, Yeh-Yee Kee, György Sáfrán, Zsolt EndreHorváth, Jason Moscatello, Yoke-Khin Yap, Teck-Yong Tou Pulsed laser deposition of indium tin oxide nanowires in argon and helium. Mater. Lett. 2012. V. 66. N 1. P. 280-281. DOI: 10.1016/j.matlet.2011.08.085.
Shen S., Zhang X., Mubeen S., Soriaga M.P., Stickney J.L. Opti-mization of the nucleationsite density for the electrodeposition of cadmium sulfide on indiumtin-oxide. Electrochim. Acta. 2019. V. 316. P. 105–112. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.05.120.
Genduso G., Inguanta R., Sunseri C., Piazza S., Kelch C., Sáez-Araoz R., Zykov A., Fischer C.H. Deposition of very thin uniform indium sulfide layers over metallic nano-rods by the Spray-Ion Layer Gas Reaction method. Thin Solid Films. 2013. V. 548. P. 91–97. DOI: 10.1016/j.tsf.2013.09.009.
Veleva L. Cobaltindium alloys electrodeposition from citrate electrolyte and spatio-temporal patterns formation. Revista mexicana de ingeniería química. 2013. V. 12. N 2. P. 345-350.
Dimitrova N., Dobrovolska T., Krastev I. Electrodeposition of silverindium alloys from non-cyanide electro-lytes. Arch. Metall. Mater. 2013. V. 58. P. 255-260. DOI: 10.2478/v10172-012-0182-5.
Krastev I., Dobrovolska Ts., Lačnjevac U., Nineva S. Pattern formation during electrodeposition of indium–cobalt alloys. J. Solid State Electrochem. 2012. V. 16. N 11. P. 3449-3456. DOI: 10.1007/s10008-012-1766-8.
El-Sayed A., El-Shikh E.M.I., Mohran H.S., Esmail M., Shelkamy H.A. Effect of indium alloying with lead on the mechanical properties and corrosion resistance of leadindium alloys in sulfuric acid solution. Mett. Mat. Trans. 2015. V. A 46. P. 1995–2006. DOI: 10.1007/s11661-015-2827-2.
Chung Y., Lee C.W. Electrochemical behaviors of Indium. J. Electrochem. Sci. Technol. 2012. V. 3. N 1, P. 1–13. DOI: 10.5229/JECST.2012.3.1.1.
Perelygin Yu.P. Electrodeposition, properties and applications of indium and its double alloys. Penza: Izd-vo Penz. polit. in-ta. 1993. 84 p. (in Russian).
Lincot D. Electrodeposition of semiconductors. Thin Solid Flms. 2005. V. 487. N 1-2. P. 40-48. DOI. 10.1016/j.tsf.2005.01.032.
Bhattacharya R.N. CIGS-based solar cells prepared from electrodeposited stacked Cu/In/Ga layers. Solar Energy Mater. Solar Cells. 2013. V. 113. P. 96-99. DOI: 10.1016/j.solmat.2013.01.028.
Valderrama R.C., Miranda-Hernández M., Sebastian P.J., Ocampo A.L. Electrodeposition of indium onto Mo/Cu for the deposition of Cu (In, Ga) Se2 thin films. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. N 10. P. 3714-3721. DOI: 10.1016/j.electacta.2007.11.069.
Huang Q., Reuter K., Amhed S., Deligianni L., Romankiw L.T., Jaime S., Grand P.-P., Charrier V. Electrodeposition of indium on copper for CIS and CIGS solar cell applications. J. Electrochem. Soc. 2010. V. 158. N 2. P. D57. DOI: 10.1149/1.3518440.
Berman E., Brezovec P., Klingenberg M. Indium Alloy as Cadmium Brush Plating Replacement. MRS Online Proceed. Lib. 2011. N 1295. P. 285–290. DOI: 10.1557/opl.2011.248.
Kireev S.Yu., Peristaya G.A., Perelygin Yu.P. Electro-deposition of indium from acid electrolytes with the use of asymmetric alternating current. Russ. J. Appl. Chem. 2000. V. 73. N 9. P. 1641–1642.
Monnens W., Deferm C., Sniekers J., Fransaer J., Bin-nemans K. Electrodeposition of indium from non-aqueous electrolytes. Chem. Commun. 2019. V. 55. N 33. P. 4789-4792. DOI: 10.1039/C8CC10254F.
Alcanfor A.A.C., dos Santos L.P.M., Dias D.F., Correia A.N., Lima-Neto P. Electrodeposition of indium on cop-per from deep eutectic solvents based on choline chloride and ethylene glycol. Electrochim. Acta. 2017. V. 235. P. 553-560. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.03.082.
Kireev S.Y. Formation and study of the properties of finishing coatings of a circuit board with tin–zinc alloy instead of tin–lead alloy coatings. Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2016. V. 52. N 7. P. 1134-1139. DOI: 10.1134/S2070205116070091.
Kireev S.Yu., Vinogradov S.N., Perelygin Yu.P. Wear resistance and antifriction properties of electroplating coatings. Methods of determination. Gal'vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 2012. V. 19. N 3. P. 53-56 (in Russian).
Kireev S.Yu., Perelygin Yu.P. Theory, measurement methods and application of the transient resistance of electroplating coatings. Gal'vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 2010. N 4. P. 19–26 (in Russian).
Kireev S.Y., Perelygin Y.P., Kireeva S.N. Influence of the electrolysis mode on corrosion resistance of metallic coatings. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2018. V. 450. N 3. P. 032030. DOI: 10.1088/1757-899X/450/3/032030.
Kireev S.Yu., Perelygin Yu.P. Methods for determining the solderability of coatings. Gal'vanotekhn. Obrabotka Pov-ti. 2011. V. 19. N 2. P. 52-57 (in Russian).
Petrova T.P., Starodubets E.E., Matveeva O.S., Shapnik A.M. Effect of thiocarbamide and thiocyanate ions on the electrical recovery of indium (III) complexes from acidic sulfate solutions. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2010. V. 53. N 2. P. 84-88 (in Russian).
Schoeller H., Cho J. Oxidation and reduction behavior of pure indium. J. Mater. Res. 2009. N 24, P. 386–393. DOI: 10.1557/JMR.2009.0040.
