Нашите резултати

Формиране на комплексни анодни филми върху алуминий и негови сплави

Реанодирането на порест ААО в електролити с неутрално рН е използвано като техника за подобряване на диелектричните свойства на порести слоеве от аноден оксид , формиран в агресивни разтвори на сярна и оксалова киселини. Изследвани са пробивните напрежения на комплексни анодни филми във воден и неводен електролит.

Изследванията са насочени към изясняване на структурата на комплексния аноден оксид, като основно внимание се обръща на границата алуминий/бариерен слой чрез използване на съвременни методи за анализ.

Работата по проекта включва задълбочено изследване на кинетиката на формиране на бариерен тип ААО в нанопореста матрица с голяма дебелина (10 µm) както и определяне на влиянието на реанодирането върху диелектричните свойства на получаваните комплексни слоеве.

Анодиране на повърхности с различен радиус на кривината:

Анодният алуминиев оксид е с характерна самоподреждаща се нанопореста структура подобна на пчелна пита. Израстването на порите е в направление перпендикулярно на алуминиевата повърхност. При формиране на порестия слой върху непланарни повърхности, в него се натрупват значителни вътрешни напрежения, в резултат на които в слоя се развиват пукнатини, достигащи до металната основа. Това е една от причините практически да липсват индустриални приложения на алуминиеви платки с проходни отвори.

Част от изследванията в настоящия проект са насочени именно към изясняване на механизмите на израстване на подредени нанопорести слоеве върху извити повърхности с различна кривина. Режимите за анодиране на кривини с различен радиус се изразяват с помощта на математическо моделиране на работните условия, които се подлагат на експериментално потвърждение.

Активиране на аноден алуминиев оксид

Основен проблем при активирането на анодния алуминиевия оксид (ААО) върху алуминиева подложка е тяхната химическа неустойчивост в използваните в практиката колоидни разтвори, които са базирани на солнокисели разтвори. Поради тази причина активирането на анодния алуминиев оксид се извършва чрез пропиване на нанопорестата част от диелектричния слой последователно с разтвори на метални йони и на редуктор, при което във вътрешността на порите и върху външната повърхност на оксидния слой се получат метални зародиши от паладий или други благородни метали. Като резултат от тези методи повърхността е подходящо функционализирана за започване на химично метализиране.

Успешно са приложени няколко различни технологии за активиране на анодния аксиден слой:

Пропиване на порестия оксид с калаени (II) йони и последваща обработка с разтвор на паладий (II) - в резултат върху повърхността се формират паладиеви зародиши, които катализират реакциите на химично отлагане на метали с отрицателен потенциал като никел и кобалт.
Пропиване на порестия оксид с калаени (II) йони и последваща обработка със сребърни йони - в резултат повърхността се покрива със сребърни зародиши, върху които продължава отлагането на сребърни слоеве.
Пропиване на анодния слой с термично нестабилно паладиево съединение, което при повишаване на температурата освобождава паладиеви каталитични зародиши.
Селективно катализиране на подложка от анодиран алуминий чрез модифицирането му с TiO2 и последващо фотокаталитично фиксиране на медни зародиши. Така обработените повърхности демонстрираха повишена химическа стабилност в алкална среда, което позволи химично отлагане на проводящи изображения от конвенционален алкален меден електролит без необходимост от катализатор от благороден метал. Изучено е влиянието на интензитета и дозата на UV-облъчване върху равномерността на фотокаталитично формираните зародиши и скоростта на химично отлагане на мед.

Химично метализиране на аноден алуминиев оксид

Метализираният нанопорестият аноден алуминиев оксид представлява атрактивен материал за електрониката, включително и за МЕМС. В момента за директно отлагане на метал върху анодния алуминиев оксид върху алуминиева основа не се използва химично метализиране. Основна причина за това е ниската химична устойчивост на оксидния слой и на алуминиевия субстрат в най-често използваните в практиката разтвори за активиране на повърхността. Именно поради специфичната химична устойчивост и структура на израстване на ААО, реализирането на химично отлагане на метал върху непланарни повърхности изглежда интересно научно предизвикателство с голям потенциал за бъдещо приложение на получените слоеве.

Химично отлагане на мед и меднен (I) оксид:

Разработени са електролити, съдържащи медни (II) йони и редуктори фосфориста киселина или натриев хипофосфит.

Оптималните технологични условия са определени чрез построяване на кинетични зависимостти на изменението на масата (дебелината) на отложения слой с времето. Дебелината е определяна гравиметрично или чрез рантгенофлуоресцентен анализ. Разпределението и размерите на медните зародиши върху повърхността са определени чрез оптична и сканираща електронна микроскопия.

Химично отлагане на сребро:

Разработена е технология за химично отлагане на сребро върху аноден алуминиев оксид без и след пропиване с Sn(II) ions solution. Дебелината на отложения за 30 min слой е определена гравиметрично на 250 nm съответстващи на плътен слой сребро. Микроскопските наблюдения показаха навлизане на сребро в дълбочина на порите до 3 µm, което не нарушава диелектричните свойства на оксидния слой. Измереното листово съпротивление при максимална дебелина на слоя е 0.25 Ω/sq. Следователно получените слоеве сребро биха могли да намерят потенциално приложение за производство на печатни сребърни електроди.

Химично отлагане на Cu-Ni-P сплавни слоеве:

Разработен е екологосъобразен меден електролит, отлагащ медни и сплавни Cu-Ni-P слоеве в интервала 4,1 до 9,5. Беше изучено влиянието на съдържанието на никеловата сол в електролита за химично отлагане върху състава на отлаганите слоеве. Съдържанието на никел варираше от 3,3 до над 20 wt.% и оказва влияние върху електрохимичните и електрическите свойства на слоевете. Беше установено, че отлагането на медни слоеве върху подложка от аноден алуминиев оксид силно зависи от рН на електролита, като над рН 5 слоевете съдържат значително количество Cu2O. Независимо от състава и дебелината на покритията, те позволяват галванично удебеляване като измереното листово съпротивление не надхвърля 3,5 Ω/sq, което ги определя като подходящи за приложение в електрониката.

Химично отлагане на Ag-Co сплавни слоеве:

Получен е и стабилен електролит за химично отлагане на сплави Ag-Co със слабо алкален електролит (рН 8,8). Изследвано е влиянието на рН и времето на процеса върху състава и дебелината на покритията. Установено е, че отложените слоеве имат характерна пореста структура, имитираща тази на подложката от нанопорест аноден алуминиев оксид и дебелина от около 1 µm. Силно развитата пореста структура на сребърно-кобалтовите слоеве както и уникалната комбинация от свойства на двата метала (каталитични, термични, електрични и антибактериални за среброто и магнитни и якостни за кобалта) ги определя като потенциално приложими за електрокаталитични, антибактериални и магнитоекраниращи приложения.

Технически университет - София

Функционални нанокомпозитни слоеве на основата на аноден алуминиев оксид и химичното му метализиране