ESTUDO DO PROCESSO DE ELETRODEPOSIÇÃO DE Cu-Sn

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Marques Vidal, M. (UEVA) ; Patrick Barbano, E. (UEVA) ; Michel Nascimento, F. (UEVA)

Resumo

As ligas Cu-Sn são de grande importância devido à sua aplicação industrial e ao seu caráter decorativo. O objetivo geral deste trabalho foi estudar a influência da acidez na estabilidade de um banho alternativo aos banhos à base de cianeto, fluorborato, etc, e caracterizar voltamétricamente o processo de deposição da liga Cu-Sn. A composição do banho de deposição foi CuSO₄ 0,06 mol L^-1, SnCl₂ 0,14 mol L^-1 e EDTA 0,2 mol L^-1. A caracterização do banho de deposição foi realizada por titulação potenciométrica, com o auxílio de um pH-metro Fisher Scientific AB 200 e solução de NaOH. A solução apresentou dois picos catódicos. Deste modo, os estudos voltamétricos indicaram que filmes Cu-Sn podem ser obtidos e caracterizados.

Palavras chaves

Eletrodeposição ; Cobre; Estanho

Introdução

As ligas Cu-Sn são de grande importância devido à sua aplicação industrial e também ao seu caráter decorativo. Os banhos para eletrodeposição de Cu-Sn são em sua maioria alcalinos, sendo os cianetados mais eficazes, porém tóxicos. Embora eletrodeposição satisfatória tem sido obtida em banhos não-cianetados em certas condições de operação e de composição de banho, os filmes de Cu-Sn obtidos a partir destes banhos não têm sido utilizados comercialmente, pois os filmes não possuem boa reprodutibilidade, não aderem bem ao substrato base e mostram colorações não usuais. Deste modo, estudos para o entendimento do processo de eletrodeposição destas ligas são bastante importantes. O objetivo geral deste trabalho foi estudar a influência da acidez na estabilidade de um banho alternativo aos banhos à base de cianeto, fluorborato, etc, e caracterizar voltamétricamente o processo de deposição da liga Cu-Sn.

Material e métodos

A composição do banho de deposição foi CuSO₄ 0,06 mol L^-1 + SnCl₂ 0,14 mol L^-1 + EDTA 0,2 mol L^-1. A caracterização do banho foi realizada por titulações potenciométricas realizadas com um pH-metro micronal B 474 e solução de NaOH padronizado 0,94 mol L^-1, utilizando eletrodo de vidro combinado. Os estudos potenciodinâmico e potenciostático foram feitos com um potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT 128N. O eletrodo de trabalho utilizado foi um disco de Pt (A = 0,196 cm-2) embutido em Peek®, o eletrodo de referência foi Ag/AgCl (3,0 molL-1) e o contra eletrodo uma placa de platina.

Resultado e discussão

A Fig.1 (a) mostra a curva de titulação potenciométrica para a solução de Cu-Sn e a Fig. 1 (b) mostra a 1ª e 2ª derivadas do gráfico de pH vs V (NaOH 0,94 M). Observou-se apenas um (P.E.) no pH ≅ 7.50, o qual correspondeu à neutralização dos íons H⁺ provenientes da reação: Cu²⁺ + Sn²⁺ + 2H₂Y^2-→[SnY]^2- + [CuY] ^2- + 4H⁺. A solução de deposição para pH entre 3,0 a 3,7 estava totalmente límpida com coloração azul escuro. Mas, a partir deste pH a solução tornou-se turva devido a decomposição do complexo SnY ^2- a SnO e também decomposição do CuY ^2-. A Fig. 2 (a) mostra o voltamograma característico para o eletrodo estacionário de Pt no banho de deposição de Cu-Sn. Apresenta-se neste voltamograma dois picos catódicos a e b e quatro processos anódicos (C, D, E e F). A Fig. 2 (b) mostra voltamogramas para o substrato de Pt usando somente o sal de Cu (linha tracejada) ou ambos os sais de Cu e Sn (linha contínua), na solução de deposição e a Fig. 2 (c) usando somente o sal de Sn (linha tracejada) ou ambos os sais de Cu e Sn (linha contínua). Como pode ser observado, a deposição de cobre (Fig. 2 (b), linha tracejada) começa em cerca de - 0,6V. Comparando esta curva com a curva de Cu-Sn (linha contínua), o pico a pode ser associado com a deposição de Cu ou ligas de Cu-Sn ou ambos. A Fig. 2 (c) mostra que para a deposição de Sn (linha tracejada), varredura catódica, não existe corrente até cerca de -0,9 V. Porém, a corrente catódica aumenta vagarosamente e se torna significante após -1,5 V. Comparando este voltamograma (linha tracejada) com a curva de Cu-Sn (linha contínua), o pico b pode ser associado com ligas de Cu-Sn ou mistura de Sn e Cu-Sn.

FIGURA 1

(a) curva de titulação potenciométrica da solução Cu-Sn (0,06M CuSO4 + 0,14 M SnCl2 + 0,2 M EDTA com 0,94 M NaOH e (b) 1ª e 2ª derivada da figura (a)

FIGURA 2

(a) curva característica para a eletrodeposição de Cu-Sn sobre substrato de Pt (ν = 10 mV/s). Curvas de deposição (b) e (c) de Cu-Sn/Cu e Cu-Sn/Sn.

Conclusões

O resultados obtidos mostram que o banho de deposição apresenta uma pequena faixa de estabilidade (pH entre 3,0 a 3,7) e que para valores maiores de pH a solução tornou-se turva devido, provavelmente, à decomposição do complexo SnY2- a SnO e também decomposição do CuY2-. Também, pode-se inferir que o pico a pode ser formado, provavelmente de depósitos constituídos por cobre ou ligas de cobre e estanho e que o pico b pode ser associado com ligas de Cu-Sn ou mistura de Sn e Cu-Sn.