Дмитро Ущаповський, Георгій Васильєв, Ольга В. Лінючева, Антоніна В. Плясовська, Вікторія І. Воробьйова, Андрій С. Забалуєв
{"title":"电化学 3D 打印系统中 Fe3+ 离子和脱氧过程对杉木局部电沉积的影响","authors":"Дмитро Ущаповський, Георгій Васильєв, Ольга В. Лінючева, Антоніна В. Плясовська, Вікторія І. Воробьйова, Андрій С. Забалуєв","doi":"10.15421/jchemtech.v31i4.286616","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Досліджено вплив сторонніх катодних процесі та анодних матеріалів на вихід за струмом міді в сульфатному електроліті та точність електрохімічного 3D-друку. Встановлено, що наявність в електроліті 10 г/дм3 іонів Fe3+ по-різному впливає на вихід за струмом міді в комірках з активним мідним та інертним свинцевим анодами. В інтервалі густин струму 5…7 А/дм2 вихід за струмом міді в електрохімічній комірці з мідним анодом не перевищує 86…88 %, у той же час, для комірки зі свинцевим анодом він становить 96…97 %. За густини струму 1 А/дм2 навпаки в комірці зі свинцевим анодом вихід за струмом зменшується до 65 %, а в комірці з мідним анодом – до 72 %. Відмінність у значеннях виходу за струмом та ході отриманих логарифмічних залежностей виходу за струмом від густини струму може бути пов’язана з впливом анодного процесу виділення кисню на свинцевому електроді на побічний процес відновленні іонів Fe3+. Окисна дія анодно продукованого кисню по відношенню до останніх, а також підлуговування прикатодного шарупризводить до утворення малорозчинних сполук заліза (ІІІ) і пригнічення їх відновлення в області високих значень катодних густин струму. Таким чином, в комірці з інертним свинцевим анодом наявність у розчині іонів Fe3+ призводить до зниження виходу за струмом міді в області малих значень густин струму, це є фактором підвищення локалізації електроосадження та точності електрохімічного 3D-друку. Моделювання профілю тривалого росту локально електроосаджуваного фрагменту мідного осаду в середовищі COMSOL Multiphysics з урахуванням виходу за струмом та результатів поляризаційних вимірювань показало наступне. Введення в електроліт іонів Fe3+ зумовлює зменшення нахилу катодної поляризаційної кривої та відповідно призводить до збільшення розсіювальної здатності електроліту, що більш виражено проявляється в електролізері з мідним анодом. Зниження товщини осаду металу в області низьких значень густин струму відображується лише при моделюванні профілю росту металевого осаду для комірки зі свинцевим інертним анодом. \nКлючові слова: електрохімічний 3D-друк; сульфатний електроліт; розсіювальна здатність; іони Fe3+; масоперенесення.","PeriodicalId":41282,"journal":{"name":"Journal of Chemistry and Technologies","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2024-01-26","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"ВПЛИВ ІОНІВ Fe3+ ТА АНОДНОГО ПРОЦЕСУ НА ЛОКАЛЬНЕ ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ МІДІ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО 3D-ДРУКУ\",\"authors\":\"Дмитро Ущаповський, Георгій Васильєв, Ольга В. Лінючева, Антоніна В. Плясовська, Вікторія І. Воробьйова, Андрій С. Забалуєв\",\"doi\":\"10.15421/jchemtech.v31i4.286616\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Досліджено вплив сторонніх катодних процесі та анодних матеріалів на вихід за струмом міді в сульфатному електроліті та точність електрохімічного 3D-друку. Встановлено, що наявність в електроліті 10 г/дм3 іонів Fe3+ по-різному впливає на вихід за струмом міді в комірках з активним мідним та інертним свинцевим анодами. В інтервалі густин струму 5…7 А/дм2 вихід за струмом міді в електрохімічній комірці з мідним анодом не перевищує 86…88 %, у той же час, для комірки зі свинцевим анодом він становить 96…97 %. За густини струму 1 А/дм2 навпаки в комірці зі свинцевим анодом вихід за струмом зменшується до 65 %, а в комірці з мідним анодом – до 72 %. Відмінність у значеннях виходу за струмом та ході отриманих логарифмічних залежностей виходу за струмом від густини струму може бути пов’язана з впливом анодного процесу виділення кисню на свинцевому електроді на побічний процес відновленні іонів Fe3+. Окисна дія анодно продукованого кисню по відношенню до останніх, а також підлуговування прикатодного шарупризводить до утворення малорозчинних сполук заліза (ІІІ) і пригнічення їх відновлення в області високих значень катодних густин струму. Таким чином, в комірці з інертним свинцевим анодом наявність у розчині іонів Fe3+ призводить до зниження виходу за струмом міді в області малих значень густин струму, це є фактором підвищення локалізації електроосадження та точності електрохімічного 3D-друку. Моделювання профілю тривалого росту локально електроосаджуваного фрагменту мідного осаду в середовищі COMSOL Multiphysics з урахуванням виходу за струмом та результатів поляризаційних вимірювань показало наступне. Введення в електроліт іонів Fe3+ зумовлює зменшення нахилу катодної поляризаційної кривої та відповідно призводить до збільшення розсіювальної здатності електроліту, що більш виражено проявляється в електролізері з мідним анодом. Зниження товщини осаду металу в області низьких значень густин струму відображується лише при моделюванні профілю росту металевого осаду для комірки зі свинцевим інертним анодом. \\nКлючові слова: електрохімічний 3D-друк; сульфатний електроліт; розсіювальна здатність; іони Fe3+; масоперенесення.\",\"PeriodicalId\":41282,\"journal\":{\"name\":\"Journal of Chemistry and Technologies\",\"volume\":null,\"pages\":null},\"PeriodicalIF\":0.5000,\"publicationDate\":\"2024-01-26\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Journal of Chemistry and Technologies\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.15421/jchemtech.v31i4.286616\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q4\",\"JCRName\":\"CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Journal of Chemistry and Technologies","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.15421/jchemtech.v31i4.286616","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
ВПЛИВ ІОНІВ Fe3+ ТА АНОДНОГО ПРОЦЕСУ НА ЛОКАЛЬНЕ ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ МІДІ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО 3D-ДРУКУ
Досліджено вплив сторонніх катодних процесі та анодних матеріалів на вихід за струмом міді в сульфатному електроліті та точність електрохімічного 3D-друку. Встановлено, що наявність в електроліті 10 г/дм3 іонів Fe3+ по-різному впливає на вихід за струмом міді в комірках з активним мідним та інертним свинцевим анодами. В інтервалі густин струму 5…7 А/дм2 вихід за струмом міді в електрохімічній комірці з мідним анодом не перевищує 86…88 %, у той же час, для комірки зі свинцевим анодом він становить 96…97 %. За густини струму 1 А/дм2 навпаки в комірці зі свинцевим анодом вихід за струмом зменшується до 65 %, а в комірці з мідним анодом – до 72 %. Відмінність у значеннях виходу за струмом та ході отриманих логарифмічних залежностей виходу за струмом від густини струму може бути пов’язана з впливом анодного процесу виділення кисню на свинцевому електроді на побічний процес відновленні іонів Fe3+. Окисна дія анодно продукованого кисню по відношенню до останніх, а також підлуговування прикатодного шарупризводить до утворення малорозчинних сполук заліза (ІІІ) і пригнічення їх відновлення в області високих значень катодних густин струму. Таким чином, в комірці з інертним свинцевим анодом наявність у розчині іонів Fe3+ призводить до зниження виходу за струмом міді в області малих значень густин струму, це є фактором підвищення локалізації електроосадження та точності електрохімічного 3D-друку. Моделювання профілю тривалого росту локально електроосаджуваного фрагменту мідного осаду в середовищі COMSOL Multiphysics з урахуванням виходу за струмом та результатів поляризаційних вимірювань показало наступне. Введення в електроліт іонів Fe3+ зумовлює зменшення нахилу катодної поляризаційної кривої та відповідно призводить до збільшення розсіювальної здатності електроліту, що більш виражено проявляється в електролізері з мідним анодом. Зниження товщини осаду металу в області низьких значень густин струму відображується лише при моделюванні профілю росту металевого осаду для комірки зі свинцевим інертним анодом.
Ключові слова: електрохімічний 3D-друк; сульфатний електроліт; розсіювальна здатність; іони Fe3+; масоперенесення.