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Analyse et technologie des surfaces
On voit donc que les dépôts autocatalytiques sont limités aux métaux, sur lesquels la réaction de déshydrogénation se déroule. Si le substrat est inerte vis-à-vis
de la déshydrogénation, il nécessitera une activation – par exemple une fine couche
du métal à déposer par un autre procédé – pour se recouvrir. C’est par exemple le
cas des aciers. En effet, tous les métaux qui se prêtent à une déposition autocatalytique sont des catalyseurs d’hydrogénation.
Le schéma simplifié de la réaction électrochimique est donné dans la figure
16.3.
La condition de l’identité des deux courants détermine le courant cathodique et
anodique. Le substrat se met à un potentiel où ces deux courants sont identiques.
Dans tous les systèmes réels, la situation est bien plus complexe. On
n’observe pas de loi de Tafel et les réactions anodiques et cathodiques se révèlent
inextricables. Les potentiels mixtes observés pour le dépôt du même métal avec
différents agents réducteurs sont utilisés pour caractériser l’activité de ces derniers.
Ceci vient aussi du fait que le schéma simplifié de la figure 16.2 néglige les réactions suivantes:
• oxydation anodique de l’agent complexant: dont on observe le produit dans
le dépôt, p. e. le phosphore et le bore dans le nickel;
• changement des réactions avec des variations du pH;
• oxydation des additifs.
Le tableau 16.6 mentionne les différents agents réducteurs utilisés pour les
métaux.
Tableau 16.6 Métaux et sels réducteurs pour des dépôts autocatalytiques.
Un rôle essentiel des additifs est de limiter l’activité catalytique de la surface,
souvent par une adsorption. Il s’agit toujours de poisons d’hydrogénation. Une électrolyse à vitesse contrôlée des additifs est un moyen de contrôler la vitesse de
déposition.
Le nickel chimique est déposé avec une structure amorphe. Selon l’électrolyte
utilisé, il contiendra une forte proportion de phosphore ou de soufre. Un traitement
thermique permet une recristallisation et un durcissement par une précipitation de
phosphures (Ni 3 P)ou de sulfures de nickel. Cette précipitation peut être de type
structural ou de type microcomposite.
Métal
Réducteur
Réactions oxydation
Nickel
NaH 2 PO 2 H 2 O
H 2 P
+ H 2 O → H 2 P
+ 2 H + + 2e
NaBH 4
(CH 3 ) 2 NHBH 3
(CH 3 ) 2 NHBH 3 + 3 H 2 O → (CH 3 ) 2 NH 2
+ H 3 BO 3 + 5 H + + 6e
H 2 NNH 2
Cuivre
HCHO
+ 2 HCHO + 4 OH – →
+ H 2 + 2 H 2 O + 2 HC
O 2
–
O 3
–
C u
2+
C u
0
O 2
–
Analyse et technologie des surfaces
On voit donc que les dépôts autocatalytiques sont limités aux métaux, sur lesquels la réaction de déshydrogénation se déroule. Si le substrat est inerte vis-à-vis
de la déshydrogénation, il nécessitera une activation – par exemple une fine couche
du métal à déposer par un autre procédé – pour se recouvrir. C’est par exemple le
cas des aciers. En effet, tous les métaux qui se prêtent à une déposition autocatalytique sont des catalyseurs d’hydrogénation.
Le schéma simplifié de la réaction électrochimique est donné dans la figure
16.3.
La condition de l’identité des deux courants détermine le courant cathodique et
anodique. Le substrat se met à un potentiel où ces deux courants sont identiques.
Dans tous les systèmes réels, la situation est bien plus complexe. On
n’observe pas de loi de Tafel et les réactions anodiques et cathodiques se révèlent
inextricables. Les potentiels mixtes observés pour le dépôt du même métal avec
différents agents réducteurs sont utilisés pour caractériser l’activité de ces derniers.
Ceci vient aussi du fait que le schéma simplifié de la figure 16.2 néglige les réactions suivantes:
• oxydation anodique de l’agent complexant: dont on observe le produit dans
le dépôt, p. e. le phosphore et le bore dans le nickel;
• changement des réactions avec des variations du pH;
• oxydation des additifs.
Le tableau 16.6 mentionne les différents agents réducteurs utilisés pour les
métaux.
Tableau 16.6 Métaux et sels réducteurs pour des dépôts autocatalytiques.
Un rôle essentiel des additifs est de limiter l’activité catalytique de la surface,
souvent par une adsorption. Il s’agit toujours de poisons d’hydrogénation. Une électrolyse à vitesse contrôlée des additifs est un moyen de contrôler la vitesse de
déposition.
Le nickel chimique est déposé avec une structure amorphe. Selon l’électrolyte
utilisé, il contiendra une forte proportion de phosphore ou de soufre. Un traitement
thermique permet une recristallisation et un durcissement par une précipitation de
phosphures (Ni 3 P)ou de sulfures de nickel. Cette précipitation peut être de type
structural ou de type microcomposite.
Métal
Réducteur
Réactions oxydation
Nickel
NaH 2 PO 2 H 2 O
H 2 P
+ H 2 O → H 2 P
+ 2 H + + 2e
NaBH 4
(CH 3 ) 2 NHBH 3
(CH 3 ) 2 NHBH 3 + 3 H 2 O → (CH 3 ) 2 NH 2
+ H 3 BO 3 + 5 H + + 6e
H 2 NNH 2
Cuivre
HCHO
+ 2 HCHO + 4 OH – →
+ H 2 + 2 H 2 O + 2 HC
O 2
–
O 3
–
C u
2+
C u
0
O 2
–