Влияние подготовки поверхности Та-электродов на кинетику анодного окисления в растворе ортофосфорной кислоты

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь

Задачей данной работы являлось изучить влияние двух способов подготовки поверхности Та-электродов на процесс анодного окисления в 0.15М H₃PO₄. В качестве образцов использовались Та-электроды вырезанные из пластины тантала (99.96 % Та). Первый способ подготовки включал в себя механическую обработку поверхности шлифовкой. Второй способ включал электрохимическую полировку, которую проводили в смеси H₂SO_4(конц):HF_(конц):C₃H₇OH в соотношении 6:2:2 (по объему) соответственно. Далее в тексте образцы подготовленные первым способом обозначаются – Та1, вторым – Та2. Кинетику электрохимического окисления Та-электродов изучали с помощью циклической вольтамперометрии (ЦВА), состояние поверхности образцов до и после анодного окисления оценивали с помощью импедансной спектроскопии при равновесном потенциале электрода. Экспериментальные данные получены на приборе Autolab PGSTAT 302N в режиме 3х-электродной ячейки с использованием хлорсеребряного электрода сравнения. Результаты ЦВА кривых и импедансной спектроскопии для Та1 и Та2 представлены на рис 1(а,б,в).

Рис. 1. а) Вид ЦВА кривых Та-электродов после подготовки поверхности по Та1 и Та2. Импеданса Та-электродов б) после подготовки поверхности. в) после анодного окисления.

Из рис. 1.а видно, что кинетика электрохимического окисления тантала зависит от метода подготовки поверхности. ЦВА кривую полученную для образца Та1 в анодной области потенциалов условно можно разбить на 4 участка: область активного растворения Та, начало пассивации, область полной пассивации и транспассивная область. Для Та2 транспассивная область отсутствует. Значения электрохимических параметров, рассчитанных по теории Штерна-Гири, указывает на различие электрохимических свойств оксидной пленки для Та1 и Та2. Так для Та1 E_о = -0.133 В, R_p = 0.274 МОм?см² и E_о = 0.469 В, R_p = 85.59 МОм?см² до и после анодного окисления соответственно. Аналогично для Та2 Eо = -0.135 В, R_p = 0.618 МОм?см² и Eо = 0.406, R_p = 640.6 МОм?см². Таким образом, на поверхности прошедшей стадию электрохимической полировки можно получить оксид с лучшими электрохимическими параметрами, что согласуется с данными имедансной спектроскопии (рис.1.б,в). Эти результаты можно использовать для оптимизации процесса получения пористых оксидных пленок на поверхности тантала.