Estudio de la Nucleación y Crecimiento de Aleaciones Obtenidas por Electro Co Deposición de Molibdeno y Níquel en Soluciones de Citrato Amonio

Abstract

El presente trabajo tiene por objetivo el estudio del mecanismo de nucleación y crecimiento de aleaciones de Mo-Ni electro depositadas desde soluciones de citrato amonio que contienen molibdeno y níquel en solución. Se estudia también el comportamiento electroquímico de electrolitos de citrato amonio con distintas razones de concentración de molibdeno y níquel en solución ([Mo]/[Ni]solución), con la finalidad de determinar las condiciones bajo las cuales es posible electro obtener una aleación completamente metálica. Se emplean técnicas electroquímicas como voltametría de barrido lineal y crono amperometría para caracterizar la cinética de las soluciones en estudio y determinar el mecanismo de nucleación y crecimiento de aleaciones de Mo-Ni. Se emplea una microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo para determinar las principales reacciones laterales que participan en el proceso. Finalmente, a partir de un modelo de nucleación de aleaciones de molibdeno, se obtienen los principales parámetros cinéticos que caracterizan el proceso de co deposición de Mo-Ni. Los resultados obtenidos muestran que a medida que disminuye la razón [Mo]/[Ni]solución, el incremento de la densidad de corriente asociado probablemente a la reducción del níquel presente en solución, se inicia a potenciales más positivos. Del mismo modo, el porcentaje de metalización de molibdeno en depósitos obtenidos a distintas razones de [Mo]/[Ni]solución, muestra una transición hacia un depósito completamente metálico a medida que el potencial se hace más catódico, como también a medida que disminuye la razón de [Mo]/[Ni]solución. Se obtiene una completa metalización de molibdeno en los depósitos electro obtenidos desde una solución con una razón de [Mo]/[Ni]solución igual a 0,25, donde experimentalmente se favorece la incorporación de níquel en el depósito en comparación con la composición que teóricamente debiera tener. Para las otras razones estudiadas, siempre un porcentaje de compuestos oxidados de molibdeno está presente, favoreciéndose la incorporación de molibdeno y oxígeno en el depósito. El estudio de la morfología de aleaciones de Mo-Ni indica que están conformadas por estructuras globulares similares a una coliflor. Por otra parte, desde las metalografías obtenidas para aleaciones completamente metálicas se observa un crecimiento dendrítico del depósito. El estudio del mecanismo de nucleación y crecimiento de aleaciones de Mo-Ni electro obtenidas en un baño de citrato amonio con una razón de [Mo]/[Ni]solución igual a 0,25, indica que bajo las condiciones estudiadas el proceso de nucleación es instantáneo para potenciales más catódicos que -1002 mV, iniciándose la formación de la aleación a un potencial aplicado de -927 mV. A partir del ajuste de los datos experimentales a un modelo de nucleación existente, es posible indicar que los cristalitos de Mo-Ni presentan forma hemisférica. El coeficiente de difusión asociado al proceso de metalización de molibdeno es cercano a 5·10-15 m 2 /s, y su bajo valor indica un proceso de difusión en el sólido. Es por esto que probablemente, la reducción de los óxidos de molibdeno depositados a cortos tiempos en la superficie del cátodo, a su estado metálico, sea un proceso controlado por la difusión de protones a través del sólido.