ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Природа микрорассеивающей и выравнивающей способности электролита из "Электролитические покрытия металлов " Во многих областях применения гальванотехники к микрогеомет-рическим характеристикам поверхности электролитических осадков предъявляют определенные требования. Так, поверхность за-щитно-декоративных металлических покрытий на готовых изделиях, как правило, должна быть гладкой с зеркальным блеском. Наоборот, при производстве металлической фольги для электронной и радиотехнической промышленности желательны осадки с развитым микрорельефом. Жесткие требования обычно предъявляют к микрогеометрии локальных электролитических осадков металлов, наносимых на отдельные строго фиксированные участки поверхности (производство печатных схем, сеток и т. п.). [c.77] Радиус кривизны микровыступов при положительном выравнивании растет с толщиной покрытия быстрее, чем при равномерном микрораспределении. Таким образом, при осаждении металла в условиях положительного истинного выравнивания наряду с уменьшением амплитуды (т. е. выравниванием) должны возрастать радиусы кривизны выступов и углублений любых пологих микропрофилей [45]. [c.79] Небольшие микронеровности при сильном положительном выравнивании сглаживаются с большей скоростью по сравнению с грубыми, поэтому в процессе электроосаждения средняя частота микронеровностей постепенно уменьшается [45]. [c.80] На формирование микрорельефа поверхности электроосажденных металлов влияют также особенности, связанные с электрокристаллизацией [46]. На поверхности электролитического покрытия почти всегда можно обнаружить микронеровности, образовавшиеся в результате поликристаллического характера роста осадка и появления на нем различного рода структурных несовершенств. Размеры, морфологическое строение и форма отдельных кристаллов, ступени роста и дислокационные искажения — все это в совокупности определяет так называемую кристаллическую шероховатость электроосажденной поверхности. [c.80] Характер микрораспределения оказывает существенное влияние на формирование кристаллической шероховатости. Рассмотренные выше эффекты истинного выравнивания проявляются и на элементах кристаллического рельефа, уменьшая, а иногда почти полностью подавляя тенденцию к формированию кристаллической шероховатости [47]. Наоборот, в условиях антивыравнивания ускоряется рост неровностей, возникающих в процессе электрокристаллизации металла. [c.80] Таким образом, условия формирования зеркально блестящих осадков на поверхности, не обладающей зеркальным блеском, всегда соответствует комбинации положительного истинного выравнивания с полным подавлением процесса формирования кристаллической шероховатости. [c.80] Первые попытки объяснить основные закономерности, управляющие микрораспределением металла, были сделаны в работах [48— 50], которые не привели к положительным результатам. Однако, в этих исследованиях было показано отсутствие прямой связи между характером микрораспределения металла и рассеивающей способностью электролита. [c.81] Толщина диффузионного слоя у катода соизмерима с масштабом микропрофилей. Поэтому микропрофили неравнодоступны в диффузионном отношении — эффективная толщина диффузионного слоя различна на разных участках микропрофиля. [c.81] Выше указывалось, что распределение тока и металла на отдельных участках поверхности катода приближается к равномерному, если критерий электрохимического подобия (3=а/р/о) возрастает. Рассматривая микрораспределение тока с тех же позиций, что и макрораспределение, можно сделать вывод о равномерности вторичного распределения тока на микропрофиле. Действительно, значения показателя рассеивающей способности электролитов, применяемых в гальванотехнике, имеют порядок миллиметров— сантиметров. [c.81] Для анализа характера микрораспределения тока можно произвольно выбрать на поверхности участок с линейными размерами на один—два порядка меньше, чем показатель рассеивающей способности. Тогда для этого участка критерий электрохимического подобия будет значительно больше единицы, что означает равномерное вторичное распределение тока на всех элементах микропрофиля в пределах выбранного участка. [c.81] Резкое различие между закономерностями микро- и макрораспределения обнаруживается также при анализе распределения скоростей параллельных электрохимических реакций [45, 55]. Распределение скоростей отдельных реакций на макропрофиле зависит от распределения электродного потенциала, которое, в свою очередь, связано со вторичным распределением суммарной плотности тока. [c.82] На микропрофиле вследствие его эквипотенциальности характер связи между распределением суммарной и парциальной плотностей тока меняется на обратный — распределение суммарной плотности тока (то есть вторичное распределение тока) зависит от распределения парциальных плотностей тока. Неравномерное распределение суммарной плотности тока на микропрофиле при наличии побочных реакций не влияет на распределение скорости осаждения металла и не может быть причиной положительного или отрицательного выравнивания. [c.82] При обосновании наблюдаемой в некоторых случаях взаимосвязи микрораспределения металла с выходом по току иногда ссылаются на экспериментальные данные [58], показывающие, что в некоторых электролитах, не содержащих специальных выравнивающих агентов, скорость осаждения металла при одновременном выделении водорода в микроуглублениях бывает выше, чем на микровыступах. Это возможно только в условиях, когда скорость выделения водорода лимитируется процессом диффузии. Поэтому выход металла по току на микровыступах должен быть ниже, чем в микроуглублениях, что подтверждается экспериментальными данными, полученными при различных режимах перемешивания раствора [63]. [c.83] Однако во всех подобных случаях изменение характера микрораспределения связано не с влиянием выхода по току и суммарной плотностью тока, а с ускоряющим или тормозящим воздействием на процесс электроосаждения металла адсорбированного водорода или каких-либо иных компонентов системы, концентрация которых у поверхности катода связана с процессом выделения водорода и изменением pH в прикатодном слое раствора. [c.83] Механизм действия выравнивающих агентов изучался миого-численными исследователями. Такие вопросы как адсорбция и превращение добавок на катоде, ингибирование или стимулирование электроосаждения металла были подробно рассмотрены в специальных работах обобщающего характера [44, 45, 53, 55, 64— 70]. [c.84] Вернуться к основной статье