Películas delgadas por método electroquímico

Antecedentes

La galvanización a menudo también llamada electrodeposición que es una abreviación de “deposición* electrolítica” ambas usadas indistintamente. La electrodeposición es un proceso que utiliza corriente eléctrica para reducir cationes en solución de un material deseado y recubrir con este material ,como película delgada, la superficie de un sustrato conductor.

ProcesoLa solución electrolítica “electrolito” contiene iones del metal a depositar cargados positivamente (cationes) y iones cargados negativamente (aniones). Al aplicar un campo eléctrico externo los cationes migrarán al cátodo donde se descargaran y se depositaran como metal elemental.

MZ+Sol + Ze- → MM →MZ+

Sol + Ze-

Proceso

En la practica, la reacción química que envuelve el proceso de electrodeposición es mas complicado que las reacciones mostradas previamente, dado que durante la aplicación de un potencial el re-arreglo de los iones cerca de la superficie del electrodo dan lugar a una doble capa eléctrica también llamada doble capa de Helmhotlz, seguida por una capa de difusión.

ProcesoCapas Gouy-Chapman

1.- Migración: Los iones del metal hidratado en la solución migran hacia el cátodo, bajo la influencia de la corriente impuesta así como por difusión y convección2.- Transferencia de electrones: En la superficie del cátodo un ion metálico hidratado entra en la doble capa difusa, donde las moléculas del agua del ion hidratado están alineadas. Entonces el ion metálico hidratado entra a la doble capa de helmholtz donde se le priva de su envoltura de hidrato.3.- El ion deshidratado es neutralizado y absorbido en la superficie del cátodo4.-Despues el átomo absorbido migra o difunde al punto de crecimiento en la superficie del cátodo

CrecimientoEl grosor de la película sobre el sustrato esta determinada por el tiempo de duración del electrodepositado. En otras palabras, cuanto mayor sea el tiempo que objeto permanezca en el baño de electrodepositado, mayor será el grosor del depositado

Típicamente el espesor de la película varia entre 100 nm y 30 micras

PropiedadesAdhesión: Para una apropiada adhesión, el sustrato debe estar completamente limpio y libre de cualquier película en la superficie. Es deseable que el sustrato y el metal depositado interdifundan con granos de entrelazado para dar una región interfacial continua.

Mecánicas: Las propiedades mecánicas de la película electrodepositada dependerá considerablemente en los tipos y cantidades de inhibidor de crecimiento en las superficies de cátodo. El propósito de utilizar una sustancia inhibidora del crecimiento es la obtención de estructuras de grano fino de la película depositada, en el que los límites de grano actuan como los principales obstáculos para el movimiento dislocación, dando lugar a mayor tensión y superficies duras

Referencias

Mallik A. Evolution of Principle and Practice of Electrodeposited Thin Film: A Review on Effect of Temperature and Sonication; International Journal of Electrochemistry, Volume 2011Schlesinger T. , Electrodepositation of semiconductors; Modern Electroplating, Fifth Edition; 2010 John Wiley & Sons, Inc.http://electrochem.cwru.edu/ed/encycl/art-e01-electroplat.htm http://inventors.about.com/od/estartinventions/a/Electroplating.htm Lawrence J. Durney, Electroplating Engineering Handbook, 4th edition, Van Nostrand Reinhold Company, 1984, p364Brian N. Chapman, J.C. Anderson, Science and Technology of Surface Coating, Academic Press Inc. (London), 1974, p69