Estudo voltamétrico do processo de eletrodeposição de cobalto a partir de um banho não cianetado

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Analítica

Autores

Ferreira Gonçalves, C. (UVA) ; Patrick Barbano, E. (UVA)

Resumo

A eletrodeposição metais de ligas é um fenômeno de grande interesse econômico permitindo que materiais menos nobres sejam empregados industrialmente. O objetivo deste trabalho foi o de estudar voltamétricamente o processo de eletrodeposição de cobalto (Co), sobre platina, partindo de um banho na ausência de cianeto. O voltamograma de deposição de cobalto apresentou dois processos catódicos c₁ (-0,40 V a -0,90 V) e c₂ (-0,90 V a -1,20 V). O perfil potenciostático para a eletrodeposição de Co foi constante com densidade de corrente de ~ -0,5 mA/cm². A eletrodeposição de cobalto foi possível através do banho proposto, obtendo filmes finos e globulares, sem dendritas e com ~14 % de Co.

Palavras chaves

Eletrodeposição; Cianetado; Cobalto

Introdução

A eletrodeposição de metais e ligas metálicas é um fenômeno de grande interesse econômico, pois permite que materiais menos nobres e consequentemente mais baratos sejam empregados industrialmente, com excelentes resultados. O revestimento confere ao substrato novas propriedades físico-químicas, mecânicas, elétricas e eletroquímicas, bem como boa aparência e, em muitas ocasiões melhor resistência à corrosão. Para o estudo dos eletrodepósitos, assim obtidos, utilizam-se métodos eletroquímicos/químicos de análise ex-situ [1] e in-situ [2]. O interesse na eletrodeposição de Co se deve a diversos fatores, tais como: apresentar alta estabilidade térmica, o que permitiu avanços significativos no desempenho de ferramentas de corte e equipamentos de processos de materiais [2]. Também, pesquisas relacionadas a eletrodepósitos obtidos deste metal apresentam uma vasta gama de aplicações em dispositivos elétricos, magnéticos e de proteção à corrosão [3]. Este teve por objetivo estudar o processo voltamétrico de eletrodeposição de Co à base de um banho livre de cianeto.

Material e métodos

Os eletrodepósitos de Co foram obtidos a partir de um banho contendo sais de cobalto e do complexante para os íons metálicos. A célula eletroquímica utilizada foi do tipo Metrohm para três eletrodos com platina como eletrodo de trabalho, contra-eletrodo (fio de platina) e o eletrodo de referência (Ag/AgCl sat.) O potencial hidrogeniônico das soluções foi aferido com um pH-metro micronal B 474, utilizando eletrodo de vidro combinado. Os estudos potenciodinâmicos e potenciostáticos foram feitos com um potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT 128N. A análise morfológica dos eletrodepósitos foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição química dos mesmos foi determinada por espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDX).

Resultado e discussão

A Figura 1 mostra um voltamograma cíclico típico do substrato de Pt em banhos contendo o sal de cobalto na presença de 0,015 mol L^-1 (complex)^3- (Fig. 1 linha sólida) e também na ausência dos sais de deposição, ou seja, contendo apenas 0,015 mol L^-1 de (complex) ^3- (Fig. 1 linha tracejada). Pode-se verificar na varredura catódica de deposição do sistema Pt/Co(II)- complex (Fig. 1), dois picos largos de corrente catódica c₁ (-0,40 V a -0,90 V) e c₂ (-0,90 V a -1,20 V). A Figura 2(a) mostra o perfil potenciostático para a eletrodeposição de cobalto, mostrando que a densidade de corrente de deposição se manteve praticamente constante em torno de -0,5 mA/cm². A Figura 2(b) apresena uma micrografia obtida por MEV do eletrodepósito de Co, mostrando que um filme eletrodepositado foi possível. Pode-se observar que o eletrodepósito não apresenta trincas e dendritas e que, de a partir das analises por EDX um percentual de ~14% de Co foi observado nos eletrodepósitos.

Curva voltamétrica da Pt obtida em soluções de Co- complex (linha sólida) e complex (linha tracejada) a 10 mVs-1, pH 4,0.


(a) Perfil potenciostático para a eletrodeposição de cobalto; (b) MEV para o eletrodepósito de Co obtido potenciostaticamente sobre SiTi/Cu, pH 4,0, com 5 C de carga de deposição.

Conclusões

Eletrodepósitos de cobalto foram possíveis a partir do banho ácido proposto, obtendo depósitos sem trincas, dendritas e de composição química com ~14% de cobalto. Como o depósito obtido foi bastante fino, em função da densidade de corrente de deposição, foi observado um sinal bastante acentuado do substrato na análise por MEV. Os resultados iniciais do trabalho são promissores e ampliam o entendimento sobre processos de eletrodeposição de metais e de cobalto.

Agradecimentos

CNPq, CAPES, Funcap e Universidade Estadual Vale do Acaraú pela infraestrutura e apoio financeiro do sistema de estágio e bolsas.

Referências

1. CARLOS, I. A., SOUZA, C. A. C., PALLONE, E. M. J. A., CARDOSO, R. H. P., LIMA NETO, B. S., J. Appl. Electrochem. 30 (2000) 987.
2. CÓRDOBA, S. I., CARLOS, I. A., J. Electroanal. Chem. 414 (1996) 11.
3. CARDARELLI, François. Materials Handbook: A concise Desktop Reference. 2ed. London: Springer, 2008.
4. VALLÉS, E., et al, Characterisation of cobalt/copper multilayers obtained by electrodeposition, Surface and Coatings Technology, 153 (2002), 261-266.