Electrodeposition of Nanocrystalline Fe—W Coatings from a Citrate Bath

Abstract

The electrode processes occurring during electrodeposition of nanocrystalline Fe−W alloy coatings from a citrate bath containing iron(II) sulfate and a tungstate (pH 6.9; 80°C, graphite anode) are studied by cyclic voltammetry. The current efficiency of alloy electrodeposition is up to 30%, if the applied current density is confined to the range of 2−5 A/dm 2 . The limitation on range of applied current densities is twofold: the lower limit is dictated by the diffusion-limited current density due to the reduction of the oxidized form of iron−citrate complex that forms at the bath preparation stage as a result of oxidation of Fe(II) species in a citrate solution; while the upper limit is imposed by the occurrence of side reactions such as the hydrogen evolution reaction and/or reduction of organic components of the bath. The use of an iron anode seems to be promising in this deposition process (the current efficiency of anodic dissolution of Fe in this bath is 93 ± 2%). The deposited coatings contain ~25 at % tungsten and their microhardness (which can be up to 900 kgF/mm 2 ) depends on the volume current density. The studied system holds promise for application in mask-free localized electrodeposition.

Electrodeposition of Fe–W Alloys from Citrate Bath: Impact of Anode Material

“…Лазаренко, основателя журнала ЭОМ родом [25,26]. Однако, как показано в [27], окисление имеет место и в атмосфере инертного газа. C целью его устранения используются цитратно-аммиачные растворы [20,21,28,29], что существенно ухудшает экологическую составляющую технологии.…”

“…Поэтому следует признать оправданными попытки разработки технологий получения Fe-W покрытий и структур из экологически чистых цитратных растворов, но без ее применения. Этому, в частности, посвящены работы [26,27,33]. Их принципиальной особенностью является то, что электролит, используемый для получения таких поверхностей, представляет собой смесь цитратных комплексов двух-и трехвалентного железа (наряду с вольфрамовыми комплексами), в то время как готовится он на основе соли двухвалентного железа.…”

“…Их принципиальной особенностью является то, что электролит, используемый для получения таких поверхностей, представляет собой смесь цитратных комплексов двух-и трехвалентного железа (наряду с вольфрамовыми комплексами), в то время как готовится он на основе соли двухвалентного железа. При электроосаждении из этого электролита с использованием нерастворимых анодов (графит, нержавеющая сталь) получаются качественные покрытия высокой твердости с выходом по току 32-37% (в расчете на электроосаждение железа из Fe(II)) [26,27].…”

“…Возможности повышения скорости электроосаждения и работоспособности электролита применительно к получению сплавов металлов группы железа с вольфрамом связаны с использованием растворимых анодов [8,9,11,33]. В [27] (см. также [33]) было показано, что в широкой области плотностей тока выход по току анодного растворения железа в цитратном электролите для получения Fe-W покрытий близок к 100%, что позволяет рассматривать возможность его использования в качестве растворимого анода.…”

“…Химический состав полученных поверхностей определяли, используя электронный микроскоп (SEM) Hitachi TM360 и EDS приставки к этому микроскопу. В работах [12,27] было показано, что наличие макроскопического размерного эффекта микротвердости [7][8][9][10][11]…”