ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ГРАФЕНА НА ПРОЦЕСС ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ОЛОВО-ВИСМУТ
Аннотация
В данной работе исследовано влияние наночастиц оксида графена на процесс электроосаждения сплава олово – висмут. Оксид графена получен методом окисления природного графита в смеси концентрированной серной кислоты и перманганата калия. Рентгенофазовым анализом установлено, что полученная суспензия наночастиц содержит только оксид графена, включений не окисленного графита не обнаружено. Установлено, что при введении наночастиц в кислый электролит электроосаждения сплава олово – висмут образуются устойчивые во времени растворы, при хранении которых в течение четырех месяцев выпадения осадков не наблюдалось. Отмечено протекание процесса восстановления поверхности оксида графена и его перехода в химически восстановленный графен. Восстановление, по всей вероятности, происходит за счет окисления олова до Sn4+. В ходе исследования обнаружено, что добавка оксида графена приводит к сдвигу катодных потенциалов в отрицательную область во всем диапазоне плотностей тока. Присутствие наночастиц оказывает большее влияние на электровосстановление висмута, чем олова, что приводит к снижению содержания висмута в композиционном покрытии. Следует отметить, что добавка оксида графена способствует увеличению катодного выхода по току с 86 до 94%. Электронные снимки поверхности покрытий демонстрируют значительно меньший размер зерен композиционного покрытия, а также отсутствие крупных оловянных дендритов. Рентгеноструткурным методом установлено, что добавление оксида графена несколько способствовало росту зерен Sn вдоль плоскостей с низкой энергией и низким индексом, в то время как рост зерен подавлялся вдоль плоскостей с высокой энергией и высоким индексом.
Для цитирования:
Братков И.В., Ершова Т.В., Балмасов А.В., Донцов М.Г., Рубцов Е.А., Казанцева М.С. Влияние наночастиц оксида графена на процесс осаждения сплава олово-висмут. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 3. С. 140-145. DOI: 10.6060/rcj.2025693.16.
Литература
Roh M.H., Jung J.P., Kim W. Microstructure, shear strength, and nanoindentation property of electroplated Sn-Bi micro-bumps. Microelectron. Reliab. 2014. V. 54. N.1. P. 265-271. DOI: 10.1016/j.microrel.2013.09.016.
Lee C.W., Shinand Y.S., Yoo S.H. Effect of SiC nanoparticles dispersion on the microstructure and mechanical properties of electroplated Sn-Bi solder alloy. J. Nano Res. 2010. V. 11. P.113-118. DOI: 10.4028/www.scientific.net/JNanoR.11.113.
Lee H.T., Lee Y.H. Adhesive strength and tensile fracture of Ni particle enhanced Sn-Ag composite solder. Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 419. P. 172-180. DOI: 10.1016/j.msea.2005.12.021.
Rekha M.Y., Kamboj A., Srivastava C. Electrochemical be-havior of SnNi-graphene oxide composite coatings. Thin Solid Films. 2018. V. 653. P. 82-92. DOI: 10.1016/j.tsf.2018.03.020.
Rekha M.Y., Srivastava C. Microstructure and corrosion properties of zinc-graphene oxide composite coatings. Corros. Sci. 2019. V. 152. P. 234-248. DOI: 10.1016/j.corsci.2019.03.015.
Arora S., Srivastava C. Microstructure and corrosion properties of NiCo-graphene oxide composite coatings. Thin Solid Films. 2019. V. 677. P. 45-54. DOI: 10.1016/j.tsf.2019.03.011.
Sai Jyotheender K., Srivastava C. Ni-graphene oxide composite coatings: Optimum graphene oxide for enhanced corrosion resistance. Composites Part B. 2019. V. 175. P. 107145. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107145.
Rekha M.Y., Kamboj A., Srivastava C. Electrochemical behaviour of SnZn-graphene oxide composite coatings. Thin Solid Films. 2017. V. 636. P. 593–601. DOI: 10.1016/j.tsf.2017.07.004.
Gupta A., Srivastava C. Enhanced corrosion resistance by SnCu-graphene oxide composite coatings. Thin Solid Films. 2019. V. 669. P. 85-95. DOI: 10.1016/j.tsf.2018.10.036.
Rekha M.Y., Punith Kumar M.K. Srivastava C. Electrochemical Behaviour of Chromium-Graphene Composite Coating. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 62083-62090. DOI: 10.1039/ C6RA06509K.
Berlia R., Punith Kumar M.K., Srivastava C. Electrochemical Behavior of Sn-Graphene Composite Coating. RSC Adv. 2015. V. 5. P. 71413-71418. DOI: 10.1039/C5RA11207A.
Linghui Yang, Yunxiao Wan, Zhenlan Qin, Qunjie Xu, Yulin Min. Fabrication and corrosion resistance of a graphene-tin oxide composite film on aluminium alloy 6061. Corrosion Science. 2018. V. 130. P. 85-94. DOI: 10.1016/ j.corsci.2017.10.031.
Gupta A., Srivastava C. Optimum amount of graphene oxide for enhanced corrosion resistance by tin-graphene oxide com-posite coatings. Thin Solid Films. 2018. V. 661. P. 98-107. DOI: 10.1016/j.tsf.2018.07.016.
Братков И.В., Юдина Т.Ф., Мельников А.Г., Братков А.В. Получение и свойства композиционных электрохимических покрытий с электрохимически диспергированным графеном на основе никелевой матрицы. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. Вып. 8. С.90-95. DOI:10.6060/ivkkt.20206308.6221.
Шеханов Р.Ф., Гридчин С.Н., Братков И.В., Ершова Т.В., Донцов М.Г. Актуальные методы электрохимической обработки поверхности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 7. С. 151-158. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6841j.
Ершова Т.В., Юдина Т.Ф., Братков И.В., Смирнов Н.Н., Бейлина Н.Ю., Маянов Е.П. Влияние наночастиц оксида графена на морфологию КЭП с цинковой матрицей. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57. Вып. 5. С. 8-10.
Rashad M., Pan F., Asif M., Chen X. Corrosion behavior of magnesium-graphene composites in sodium chloride solutions. J. Magnes. Alloy. 2017. V. 5. P. 271-276. DOI: 10.1016/j.jma.2017.06.003.
Ambrosi A., Chua C.K., Bonanni A., Pumera M.Electro-chemistry of graphene and related materials. Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 7150-7188. DOI: 10.1021/cr500023c.
Братков И.В., Чагин О.В., Иванов А.Д., Колчин А.Д., Савицкий И.А. Применение микроволного излучения в процессах пирогидрометаллургической очистки природных графитов. Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение. 2024. Т. 57. Вып. 2. С. 104-112. DOI: 10.6060/snt.20247802.00015.
Mu S.J., Su Y.C., Xiao L.H., Liu S.D., Hu T., Tang H.B. X-ray diffraction pattern of graphite oxide. Chin. Phys. Lett. 2013. V. 30. P. 9-12. DOI: 10.1088/0256-307X/30/9/096101.
