Caracterização do Processo de Eletrodeposição de Ligas Ternárias de NiFeCo

Elena Charipova (IC), Lucia Helena Mascaro (PQ)

Laboratório Eletroquímica Aplicada e Polímeros - LEAP
Departamento de Química - Universidade Federal do Paraná
C.P. 19081, Curitiba – PR

e.mail: mascaro@quimica.ufpr.br

Palavras-chave: eletrodeposição, ligas NiFeCo e voltametria de dissolução.

A eletrodeposição de ligas de Fe-Ni e Fe-Co atrai a atenção devido ao extenso campo de aplicações nas indústrias eletrônicas e automobilísticas. Estas ligas apresentam propriedades magnéticas e boa resistência à corrosão [1]. O processo de deposição é anômalo com deposição preferencial do Fe nos dois casos. No caso de ligas ternárias de NiFeCo todas estas propriedades são melhoradas e o campo de aplicação destas ligas é ampliado incluindo a área de catálise pela produção de eletrodos de alta área superficial. Entretanto poucos estudos do processo de eletrodeposição destas ligas, principalmente do ponto de vista de sua cinética, são encontrados na literatura. Deste modo o objetivo deste trabalho é caracterizar o processo de eletrodeposição das ligas ternárias de NiFeCo por voltametria cíclica.

Na realização dos experimentos foi utilizada célula eletroquímica de um compartimento e os eletrodos de calomelano saturado como referência, placa de Pt como auxiliar e um disco de Pt com área geométrica de 0,193 cm² como trabalho

As soluções utilizadas foram: NiSO₄, CoSO₄ e FeSO₄ 0,01 mol L^-1 em KCl
0,1 mol L^-1 com pH ajustado para 3,0. Foram estudadas a deposição dos metais individuais, das suas ligas binárias (NiFe, NiCo e FeCo) e da liga ternária NiFeCo. Para a obtenção dos depósitos foi utilizado um potenciostato da Microquímica mod. MQPG 01.

Na varredura catódica observa-se, para os três metais, um único pico de deposição, entretanto na varredura anódica os processos são mais complexos, sendo que o Ni não apresenta pico de dissolução, o Co um pico e o Fe apresenta 2 picos de dissolução. Esta variação dos picos de dissolução depende do potencial de inversão de varredura catódica e está relacionado com a espessura do depósito e a quantidade de hidrogênio codepositada.

No caso das ligas binárias observa-se também um único pico de deposição, e o entrelaçamento da corrente indicando o processo de nucleação. Para a dissolução da liga NiCo observou-se dois de dissolução nos potenciais de –0,35 e 0,58 V. O primeiro pico corresponde a dissolução preferencial do Co e o segundo de uma fase rica em Ni. Os dois picos tem uma corrente semelhante indicando que uma ligas de aproximadamente 50% de Fe e 50% de Ni é formada. A voltametria de dissolução da liga FeCo mostra que há uma maior quantidade de Fe, pois aparecem dois picos sendo o pico com maior corrente correspondente a dissolução do Fe puro. Isto é característico de uma deposição anômala. Para a NiFe há uma inibição no pico de dissolução do Fe e aumento do pico de dissolução do Ni indicando que neste caso a deposição anômala não é observada nas condições estudadas.

Na Figura 1 são apresentadas as voltametrias para a deposição e dissolução dos metais individuais e da liga NiFeCo. No ramo catódico observa-se que para a liga aparece um único pico de deposição em um potencial correspondente a deposição do Fe (-1,15 V). A deposição do Co é inibida o que pode ser concluído pela inibição da corrente catódica em –0,93 V. Este fato é característico de deposição anômala. No ramo anódico aparecem dois ombros nos potenciais correspondentes a dissolução do Fe e Co e um terceiro pico em 0,5 V. O fato de aparecer um pico de dissolução em um potencial que não corresponde ao dos metais puros indica que uma liga foi formada. Esta liga tem distintas fases pois apresenta diferentes potenciais de dissolução e pode-se dizer que é rica em Ni pois o maior pico de dissolução está na região de potencial de dissolução do Ni [2], embora neste caso nenhum pico de dissolução do Ni puro tenha sido observado.

A deposição anômala era esperada ocorrer para todas as ligas estudadas entretanto foi observada para o caso da liga FeCo e FeNiCo e não para o caso de FeNi o que mostra que este fenômeno ocorre apenas em condições específicas. A caracterização da ligas de FeNiCo por voltmametria cíclica mostrou que há formação de diversas fases de liga, as quais podem ser estudadas empregando-se a técnica de dissolução anódica.

Fig. 1: Curvas voltamétricas de deposição e dissolução de Ni, Fe e Co e da liga NiFeCo, v= 50 mV s^-1.

[1] M. Gravila, J.P. Millet, H. Mazille, D. Marchandise e J.M. Cuntz – Surf. Coat. Tech., 123 (2000) 164.

[2] F. Elkhatabi, M. Sarret e C. Mulle – J. Electroanal. Chem., 404 (1996) 45.

(CNPq/PIBIC, FUNPAR)