Клещенко І В, Резванова М О, Позняк А Л

Установа освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки» вул П Бровки, 6, м Мінськ, 220013, Республіка Білорусь тел: +375-017-2938957, E-mail: poznyak@bsuirunibelby

Анотація – Експериментально визначені швидкість і ефективність електрохімічного анодування алюмінію і обємний зростання його пористого анодного оксиду в 0,6 і 1,0 М розчинах сульфосалициловой кислоти в широкому інтервалі значень щільності анодного струму

I                                       Введення

Анодний оксид алюмінію (АОА), завдяки унікальній ячеисто-пористій структурі, діелектричним і оптичними властивостями є перспективним матеріалом для багатьох нових застосувань, в т

ч і для створення на його основі нанорозмірних структур і композитних матеріалів [1 – 5] Пористий АОА, що отримується в розчинах сульфосалициловой кислоти (ССК) за своїми морфологічними параметрами займає проміжне положення між оксидами, одержуваними анодуванням в сірчано-і щавлевокислого електролітах Однак особливості процесу анодування в ССК практично не вивчені, є лише окремі нечисленні роботи [1, 6]

II                              Основна частина

Експериментальні зразки готували з А1 фольги (9995%) товщиною / 7д = 10,5 рм Пріконтактной область маскували щільним анодним оксидом (АТ), сформованим в 1%-ном розчині лимонної кислоти при постійному напрузі Eg, рівному 290 В Площа анодіруемой поверхні становила 4 см ^ Як електроліту використовували водні розчини сульфосалициловой кислоти (ССК) з концентраціями 0,6 і 1,0 М Анодування припиняли при повному окисленні фольги в момент прискореного зростання Еа Реєстрували кінетику анодування (зміна Eg в процесі анодування), час повного прокісленія у, з і обчислювали швидкість анодного оксидування Va = Ьа / Те, нм хв ^ також вимірювали товщину сформованого АТ Ьаоа і розраховували коефіцієнт обємного зростання АОА Кр = Ьаоа / Ьа: з абсолютною похибкою 0,02 Виходячи з часу повного анодування і щільності струму, розраховували вихід за струмом реакції електрохімічного окислення алюмінію η,%

Тимчасові залежності Ea = f (t) наведено на рис 1, решта експериментальні результати – на рис 2 Візуальне спостереження за процесом анодування та аналіз кінетик дозволяють зробити висновок про те, що при збільшенні щільності струму при анодування в ССК ні виникнення мікропробоев, як в сірчаної [9], ні зміни природи анодного процесу з виникненням ефекту «вогненної змійки», як в ортофосфорної, щавлевої або малонової кислотах [10] не відбувається Цікаво, що зі збільшенням щільності струму напруга максимуму Еа max на кінбтікб анодирування спочатку возрас-тане, потім, починаючи приблизно з 30-40 мА см ^,

зменшується (рис 1) Видно також, що швидкість анодирування Va зростає прямопропорційно щільності анодного струму ja (рис 2 а) Залежність Kp = f (ja) (рис 2 Ь) при зміні щільності струму до певного межі також є зростаючою Слід зазначити, що вказана залежність відрізняється від описаних в [1, 7 – 10] Істотна різниця полягає в наявності максимуму, також відповідного щільності струму ок 30 – 40 мА см ^, і наступного за ним полого спадаючого ділянки, а не більшої або меншої кількості ділянок насичення, як у випадках зі щавлевої [1, 7], ортофосфорної [8], сірчаної [9], або малонової [10] кислотами

Рис 1 Залежність анодного напруги Еа, В від часу анодування т, с

Fig 1 Anodic voltage Еа, V versus anodization time τ, s

Ha зміна обємного зростання АОА може впливати, головним чином, адсорбція поверхнею оксиду негативно заряджених домішкових аніонів з електроліту і їх часткове вбудовування в структуру АОА, що призводить до «розбухання» структури оксиду Наявність максимуму на кривій Кр = f (ja), що збігається з таким для кривої Еатах = f (ja), може свідчити про модифікацію шару Гельмгольца і зміні чисел переносу іонів, що беруть участь в реакції утворення АОА Ефективність анодирування має тенденцію до збільшення із зростанням щільності анодного струму (рис 2 с)

Робота виконана за фінансової підтримки Міністерства освіти Республіки Білорусь (гранти № 05-3057 та № 06-3094)

III                                  Висновок

Швидкість гальваностатичного анодирування алюмінію у водному розчині сульфосалициловой кислоти зростає пропорційно щільності анодного струму

Рис 2 Залежність швидкості анодирування Va, нм-мин” (А), коефіцієнта обємного зростання Кр (Ь) і виходу по струму η,% (с) від щільності анодного струму Ja, мА см ^

Fig 2 Anodization rate Va, nm min ^ (A), volumetric growth factor Kp (b), and alumina yield η,% (с) versus anodic current density Ja, mAcm ^

Коефіцієнт обємного зростання збільшується з підвищенням щільності струму від 1,0 до 400 мА см ^ і приймає значення від 1,26 до 1,63 і практично не залежить від концентрації кислоти

Коефіцієнт обємного зростання має максимум при значеннях ja, рівних приблизно 30 – 40 мА см ^

У дослідженому діапазоні щільності струму і концентрацій електроліту зміна характеру анодного процесу не відбувається

IV                           Список літератури

[1] Позняк А Формування модифікованого анодного оксиду алюмінію для світловипромінюючих структур Дисс .. канд фіз-мат наук БДУІР Мінськ 2002

[2] Masuda Н, Asoh Н, Watanabe М, NIshIo К et al Square and Triangular Nanohole Array Architectures in Anodic Alumina Advanced Materials 2001, 13, № 3, p 189 – 192

[3]  Peng X, Chen A Electrochemical fabrication of novel nanostructures based on anodic alumina Nanotechnology 2004, 15, №7, p 743-748

[4] Соловей Д В, Мозалев A М, Горох Г Г, Боровикова О А та ін Формування анодного оксиду алюмінію з упорядкованою морфологією методом трехступенчатого анодування Известия Білоруської інженерної академії 2005, № 1 (19) / 5, с 46 – 48

[5] Сокіл В А, Волчек С А Матричні автоемісійні катоди на основі пористого анодного оксиду алюмінію Там же 2005, № 1 (19) / 5, с 53 – 55

[6] Сурганов В Ф, Позняк А А, Горох Г Г Розчинення анодного оксиду алюмінію на початковій стадії анодування у водних розчинах винної та сульфосаліціло-вої кислот Журнал прикладної хімії 1998, 71, № 2,

с 244-247

[7] Сурганов В Ф, Мозалев А М, Мозалева І І Обємний зростання анодного оксиду та швидкість електрохімічного анодування в оксалатном електроліті Там же 1995, 68, № 10, с 1638 – 1642

[8] Сурганов В Ф, Мозалев А М, Мозалева І І Швидкість електрохімічного анодування алюмінію і обємний зростання анодного оксиду в розчинах ортофосфорної кислоти Там же 1997, 70, № 2, с 267 – 272

[9] Головата С В, Резванова М О, Мозалев А М, Позняк А А Швидкість електрохімічного анодування алюмінію і обємний зростання його анодного оксиду у водних розчинах сірчаної кислоти Известия Білоруської інженерної академії 2004, № 2 (18) / 2, с 7-9

[10] Головата С В, Мозалев А М, Позняк А А Швидкість електрохімічного анодування алюмінію і обємний зростання анодного оксиду у водному розчині малонової кислоти Там же 2005, № 1 (19) / 5, с 49 – 52

PECULIARITY OF ALUMINIUM ANODIZATION IN SULPHOSALICYLIC ACID SOLUTIONS

Kleschenko I V, Rezvanova M O, Poznyak A A

Belarussian State University of Informatics &amp Radioeiectronics P Brovki Str Minsk, 220013, Belarus Ph:+375-017-2398957, e-mail: poznyak@bsuirunibeiby

Abstract – Rate and efficiency of electrochemical aluminum anodization as well as volumetric growth of porous anodic alumina in 06 &amp 10M sulphosalicylic acid solutions are experimentally determined

I                                         Introduction

Owing to its unique cellular-porous structure as well as dielectric and optical properties, anodic alumina is a prospective material for many new applications, including the production of nanostructures and composite materials According to its morphological parameters, porous anodic alumina, obtained in sulphosalicylic acid solutions, may be placed between those obtained in sulphuric and oxalic acids electrolytes However, the peculiarity of anodization in sulphosalicylic electrolytes is not yet completely studied There are few publications on this subject

II                                        Main Part

Processes of galvanostatic anodization of aluminum foils (9995 % pure, 105 ^m thickness) are investigated in aqueous 06 &amp 10 M sulphosalicylic acid solutions at the anodic current density Ja, ranging from 10 to 400 mA cm“^ Given the anodization duration, the rate Va and efficiency η (alumina yield) of anodic aluminum oxidation as well as its volumetric growth factor Kp were calculated after measuring the depth of alumina layers produced The Va values were proven to be proportional to the anodic current density Ja The plot of volumetric growth factor versus current density Ja has a maximum at 30 – 40 mA cm^ approximately The maximal value of anodic voltage, Eamax, Obtained in its temporal course reaches the maximum at Ja in the region 30 – 40 mA cmtoo This finding may indicate that charge transfer numbers of ions involved in the formation of anodic alumina are changed The alumina yield tends to grow as Ja increases

III                                       Conclusion

The velocity of galvanostatic aluminum anodization is increasing proportionally to Ja

Kp grows from 126 to 163 as Ja increases from 10 to 400 mA cm“^, practically irrespective of the electrolyte concentration

The volumetric growth factor as function of current density Ja has a maximum at approximately 30 – 40 mA cm

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р