Al2O3 - Fe Composites Obtained by the Electrochemical Method

• Autorzy: Gumowska W. , Dobosz I. , Uhlemann M. , Koza J.

Warianty tytułu

PL

Otrzymywanie kompozytów Al2O3-Co i Al2O3 – Fe metodą elektrochemiczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The electrochemical method for obtaining the oxide coatings of the Al-Al2O3-M composite structure is based on a two-stage process: - anodic oxidation of aluminium with the formation of a porous oxide coating - cathodic deposition of "foreign" metal ions (e.g. Ni, Co, Fe, Cu, Ag, etc.) from an aqueous solution with the direct, pulsating, reversing, or alternating current. In the present study, the oxide layers on aluminium with an ordered pore structure were obtained in a two-stage process of anodic oxidation in an oxalic acid solution. In the Al2O3 layers that are obtained, the cell parameters were changed by pore widening and barrier layer thickness reduction. These processes resulted in obtaining thin membranes, in which cells in the aluminium oxide layer had the following dimensions: pore diameter of - 80 nm, single pore wall thickness of - 25 nm, and a height of - 5 um. Those membranes were used as a "templates" for the incorporation of cobalt and iron particles. The metals were deposited in to membrane pores by the electrodeposition of cobalt and iron from sulphate electrolytes. Measurements were carried out using direct and reversing current (PRC). The microscopic observations of cobalt and iron nanowires indicate that the membrane pores were not entirely filled by deposited metals. Although in practice, each pore was "built-up" by a metal, but the length of the nanowires ranged from 1 (Co) to 2 um (Fe), while the pore height in the membrane was approx. 5 um. The cathode efficiencies of the studied metals electrodeposition were determined by using direct current. These efficiencies were not high due to hydrogen co-evolution.

PL

Metoda elektrochemiczna otrzymywania powłok tlenkowych o budowie kompozytowej Al-Al2O3-M bazuje na procesie dwuetapowym : - anodowe utlenianie aluminium z wytworzeniem porowatej powłoki tlenkowej - katodowa redukcja jonów „obcego” metalu (np.Ni, Co, Fe, Cu, Ag itp. ) z zastosowaniem pradu stałego, pulsacyjnego, rewersyjnego lub zmiennego. W przedstawianej pracy otrzymywano warstewki tlenkowe na aluminium, o uporządkowanej strukturze porów, w dwuetapowym procesie anodowego utleniania w roztworze kwasu szczawiowego. W otrzymanych warstewkach Al2O3 zmieniano parametry komórek przez poszerzenie porów oraz zmniejszenie grubości warstwy zaporowej. W wyniku tych procesów uzyskano cienkie membrany, w których komórki w warstewce tlenku glinu miały następujace wymiary: średnica porów - 80 nm, grubość ścianek - 25 nm, a ich wysokość - 5 um. Membrany te stanowiły "szablon" dla wbudowywanych metali : kobaltu i żelaza. Metale osadzono w porach membrany w procesie katodowej redukcji jonów Co2+ i Fe2+ z elektrolitów siarczanowych. Pomiary prowadzono z zastosowaniem pradu stałego i rewersyjnego (PRC). Obserwacje mikroskopowe uzyskanych nanodrutów kobaltu i żelaza wskazują, że w żadnym przypadku pory membrany nie były wypełnione całkowicie przez osadzane metale. Wprawdzie praktycznie każdy por został "zabudowany" przez metal, jednak długość otrzymanych nanodrutów wynosiła od 1 (Co) do 2 um (Fe), podczas gdy wysokość porów w wytworzonej membranie wynosiła około 5 um. Wyznaczono katodowe wydajności prądowe elektroosadzania badanych metali z zastosowaniem prądu stałego. Wydajności te nie są zbyt wysokie ze względu na współwydzielanie wodoru.

Słowa kluczowe

EN

oxide coatings; composites; electrochemical method

PL

powłoki tlenkowe; kompozyty; metoda elektrochemiczna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 1119--1133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gumowska W.

autor

Dobosz I.

autor

Uhlemann M.

autor

Koza J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, 30-059 Kraków, 30. Mickiewicza Av., Poland

Bibliografia

• [1] D. Al. Mawlawi, N. Coombs, M. Moskovits, J.Appl.Phys. 70, 70 (1991).
• [2] F. Li, R. M. Metzger, W. D. Doyle, IEEE Trans. Magn. 33, 375 (1947).
• [3] J. Li, M. Moskovits, T. L. Haslet, Chem.Mater 10, 1963 (1998).
• [4] J. S. Suh, J. S. Lee, Appl.Phys.Lett. 75, 2047 (1999).
• [5] J. Jasensky, F. Muller, U. Gosele, J.Electrochem. Soc. 145, (11), 3735 (1998).
• [6] H. Asoh, K. Nishio, M. Nakao, T. Takamura, H. Masuda, J.Electrochem.Soc. 148, (4), B 152 (2001).
• [7] H. Masuda, F. Hasegwa, J.Electrochem.Soc. 144, (5), L 127 (1997).
• [8] G. Sulka, S. Stroobants, V. Moshehalkov, G. Borghs, J.-P. Celis, J. Electrochem. Soc. 149, (7), D 97 (2002).
• [9] G. Sulka, S. Stroobants, V. Moshehalkov, G. Borghs, J.-P. Celis, J.Electrochem. Soc. 151, (5), B 260 (2004).
• [10] G. Sulka, K. G. Parkoła, Thin Solid Films 515, 338 (2006).
• [11] G. Sulka, K. G. Parkoła, Electrochimica Acta 52, 188 (2007).
• [12] F. Keller, M. S. Hunter, D. L. Robinson, J.Electrochem.Soc. 100, 411 (1953).
• [13] A. P. Li, F. Muller, A. Birner, K. Nielsch, U. Gosele, J.Appl.Phys. 84, 6023 (1998).
• [14] R. C. Furneaux, W. R. Rigby A. P. Davidson, Nature 337, 147 (1989).
• [15] A. Jagminas, D. Bigelien’e, J. Mikulskas, R. Tomasiunas, J.Crystal Growth 233, 591 (2001).
• [16] M. J. Tirney, Ch. R. Martin, J.Electrochem.Soc. 137 (12), 3789 (1990).
• [17] K. Nielsch, F. Muller, A. P. Li, U. Gosele, Adv. Mater. 12 (8), 582 (2000).
• [18] T. Osaka, T. Asahi, J. Kawaji, T. Yokoshima, Electrochimica Acta 50, 4576 (2005).
• [19] D. H. Qin, L. Cao, Q. Y. Sun, Y. Huang, H. L. Li, Chem.Phys.Latters 358, 484 (2002).
• [20] S. Kawai, R. Meda, J.Electrochem.Soc. 122 (1), 32 (1975).
• [21] H. Masuda, K. Fukuda, Science 268, 1466 (1995).
• [22] R. Inguanta, M. Butera, C. Sunseri, S. Piazza, Appl. Surf. Science 253, 5447 (2007).
• [23] A. Jagminien’e, G. Valincius, A. Riaukait’e, A. Jagminas, J.Crystal Growth 274, 622 (2005).
• [24] J. C. Hulten, Ch. R. Martin, J.Mater.Chem. 7 (7), 1075 (1997).
• [25] S. Iwasaki, Y. Nakamura, IEEE Trans. Magn. MAG 13, 1272 (1977), w/g [18].
• [26] T. Osaka, N. Nagasaka, F. Goto, J.Electrochem. Soc. 128, 1686 (1981).
• [27] H. Masuda, M. Satoh, Jpn.J.Appl.Phys. 35, L 126 (1996).
• [28] D. G. W. Goad, M. Moskovits, J. Appl. Phys. 49, 2929 (1978).