Electrochemical Deposition of the Sb and Sb-Bi Nanocrystalline Films

Abstract

In this paper, we attempt to investigate the deposition of the Sb and Sb-Bi nanocrystalline films from the chloride, citrate, and tartrate electrolytes. The alkaline tartrate electrolyte (0.25mol/dm3 KNaC.,H4Or„ 0.2 mol/dm3 KOH, 0.01 mol/dm3 SbCl3 and 0.01 mol/ dm3 bismuth tartrate) with PA-1 as an additive is found to be the most suitable electrolyte for high-quality glossyfilms. It is possible to use the alkaline citrate electrolyte. It is demonstrated that low electric current densities (not more than 0.4 А/dm2) should be used to obtain glossy films. It is important to meet the quality requirements while preparing the base surface where the metal or alloy film is deposited. It is impossible to obtain nanoparticles and nanocrystalline structures on the poorly polished surface. It is evident that if the microcrystal size is smaller than the short light wave length, the microroughness of the surface is invisible, and the deposit has a full gloss. The investigation of the Sb and Sb-Bi samples with the atomic-force microscope confirms that the nanocrystalline film structure is formed. The films of perfect quality are formed at any ratio of the antimony (III) and bismuth (III) concentrations in the solution. The Sb-Bi electrodeposit coatings can be used for further study of their electrical and mechanical properties.

В работе предпринята попытка исследовать осаждение нано- кристаллических пленок Sb и Sb-Bi из хлоридного, цитратного и тартратного электролитов. Наиболее подходящим электролитом для получения блестящих пленок хорошего качества оказался щелочной тартратный электролит (0,25 моль/ дм3 KNaC4H4O6, 0,2 моль/дм3 КОН, 0,01 моль/дм3 SbCl3 и 0,01 моль/дм3 тартрата висмута) с добавкой ПА-1. Не исключена возможность использования щелочного цитратного электролита. Показано, что для получения блестящих пленок необходимо применять малые плотности тока, по крайней мере, не более 0,4 А/дм2. Показано, что важно соблюдать качество подготовки поверхности основы, на которую осаждается пленка металла или сплава. На плохо отполированной поверхности невозможно получить наночастицы и нанокристаллическую структуру. Очевидно, если размеры микрокристалликов меньше длины коротких световых волн, микрошероховатости на поверхности заметны не будут, и осадок будет иметь зеркальный блеск. Проведенные исследования на атомно-силовом микроскопе образцов Sb и Sb-Bi подтверждают формирование нанокристаллической структуры пленок. Пленки хорошего качества получаются при любом соотношении концентраций сурьмы (III) и висмута (III) в растворе. Гальванические покрытия Sb-Bi могут быть использованы для дальнейшего изучения их электрических и механических свойств.