Comportamiento Del Anodizado de Aluminio en Diferentes Electrolitos

7/24/2019 Comportamiento Del Anodizado de Aluminio en Diferentes Electrolitos

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Estudio Por micro-Raman del Comportamientodel Anodizado de Aluminio frente al Empleo de

DiferentesElectrolitos

ARTICLEOCTOBER 2009

READS

41

4 AUTHORS:

F. N. Jimnez-Garca

National University of Colombia

14PUBLICATIONS 19CITATIONS

SEE PROFILE

Miguel A. Rengifo M

Comisin Nacional de Energa Atmica


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J. F. Jurado



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Carlos Vargas hernandez



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Available from: Miguel A. Rengifo M

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Revista Colombiana de Fsica, vol. 41, No. 3, Octubre 2009

593

Estudio Por -Raman del Comportamiento del Anodizado de AluminioFrente al Empleo de Diferentes Electrolitos

-Raman Study On Behavior of Anodized Aluminum Waterfront Use of Different Electrolytes

F. N. Jimnez-Garca1,2

, M. Rengifo1, J.F. Jurado

1, C. Vargas-Hernndez

1

1Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.

Departamento de Fsica y Qumica2Universidad Autnoma de Manizales

Recibido 22 oct. 2007; Acept ado 2 sept 2009; Publicado en lnea 30 oct. 2009

Resumen

Se comparan las pelculas de oxido de aluminio obtenidas por anodizado de aluminio al emplear tres tipos de electrolitos.Las pelculas se crecieron por mtodos electroqumicos empleando soluciones e lectrolticas de: acido sulfrico al 10%, c i-

do fosfrico al 10% y cido oxlico 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M y 0,5 M ; el voltaje de depsito fue de 15 V. La caracterizacinde las pelculas se llev a cabo mediante XRD y M icroscopa -RAMAN y el anlisis de las soluciones se hizo por absor-

cin atmica. Las curvas voltaje tiempo p ara el cido sulfrico presentan una cada que no se observa en las soluciones de

fosforito y oxlico. Se encontr que se disuelve mayor cantidad de Aluminio en la solucin de cido sulfrico. Tambin

se tiene una mayor disolucin al aumentar la concentracin en el cido oxlico. Mediante los espectros RAMAN se en-

cuentra que las pelculas obt enidas en acido sulfrico muestran una fase con mayor presencia de sulfatos de aluminio res-pecto a las dems. En las muest ras crecidas en solucin de acido oxlico se evidencia una mayor concentracin de alumina.

Palabras claves: anodizado, Raman, absorcin Atmica, aluminio, cido sulfrico.

Abstract

It is co mpare oxide aluminu m film obtained by aluminu m anodizing in three electro lytes. The films were

grown by electrochemical methods employing as electrolyte solutions: 10% sulfuric ac id, 10% phosphoric a c-

id, 0,2 M, 0,3 M, 0,4 M y 0,5 M o xalic acid; the anodizing voltage was 15V. The film characterization was

done by XRD and -Raman microscopy. The Atomic Absorption was employed to analyze the electrolytic so-

lutions . The voltage-time curves for sulfuric acid present a break down that it is not observed in the other so lu-

tions. It was found higher aluminum dissolution in the sulfuric acid. The dissolution is higher when the oxalic

concentration increases. In Raman spectra it is observed that the obtained films in sulfuric acid show higheraluminu m sulfates presence than in the other acids. In the films grown in oxalic acid it is evident a higher con-

centration of alumina.

Keywords:Raman, Atomic Absorp tion, aluminum, sulfuric acid.

2009 Revista Colombiana de Fsica. Todos los derechos reservados.

1. Introduccin

Las pelculas de xido de aluminio andico son materiales

que se utilizan en el mejoramiento de las propiedades

mecnicas del aluminio, tambin es empleado como antico-

rrosivo [1], con fines decorativos [1], como recubrimientos

y membranas [2], en memorias magnticas [3] entre otras


3/4

F. N. Jimnez-Garca et al.: Estudio Por -Raman del Comportamiento del Anodizado de Aluminio Frente al Empleo de Diferentes Electrolitos

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aplicaciones. Cuando el aluminio es oxidado andicamente

en electrolitos como: sulfrico, fosfrico, oxlico y crmi-

co, que disuelven en poca cantidad el oxido formado, se

produce una pelcula poroso con estructura caracterizada

por un arreglo empaquetado de celdas hexagonales cada una

de las cuales contiene un poro normal alongado hacia lasuperficie. Durante el proceso se presenta una disolucin de

la pelcula formada hacia el electrolito. Se reportan los

resultados obtenidos al anodizar aluminio en electrolitos de

acido sulfrico, fosfrico y o xlico.

2. Detalles Experimentales

Todas las muestras se anodizaron durante un tiempo de una

hora, empleando electrodos de aluminio tanto para el ctodo

como para el nodo. A todas las muestras se les realiz el

mis mo tipo de pretratamiento que consiste en: Un desen-

grase en NaOH al 5% a 50 C durante 3 minutos, seguido

de un electropulido en solucin de H2SO4durante 5 minutos

a 20 V y finalmente un decapado en HCl al 50% durante 3segundos. Los electrolitos empleados fueron H2SO4 al 10%,

H3PO4 al 10% y HCOOH 0.2M, 0.3M, 0.4M y 0.5 M. Las

pelculas se anodizaron a 15 V y a temperatura ambiente.

Se utiliz una fuente de voltaje SF DK-6870 lgod Den-

mark y un sistema de refrigeracin manual para mantener

la temperatura constante. Se realiz un registro automtico

del voltaje y la temperatura cada 10 segundos. Posterior-

mente, las pelculas se enjuagaron en agua destilada y se

procedi al respectivo sellamiento de los poros con agua

destilada a una temperatura de 93 a 95 C, durante 15 minu-

tos. Las pelculas obtenidas fueron estudiadas por micros-

copia -Raman (Horiba Yvon LabRam) y Difraccin de

Rayos X (XRD) y las soluciones fueron analizadas porAbsorcin Atmica.

3. Resultados y Discusin

En las curvas voltaje-tiempo de la Fig. 1 se observan tres

etapas para el anodizado en cido sulfrico: en la primera se

presenta un crecimiento linea l, en la segunda se da una

disminucin del voltaje y en la tercera el voltaje permanece

aproximadamente cons tante. La pr imera etapa esta asociada

al crecimiento de la capa barrera, en la segunda se inicia la

formacin de la capa porosa y en el estado estable se da la

continua formacin y dilucin de la capa porosa [4]. En el

anodizado en cido fosfrico y oxlico y para voltajes por

debajo de 10V en la so lucin de cido sulfrico, la segundaetapa tiene una duracin muy corta (del orden de 10 segun-

dos) como se observa en las fig. 1 y 2.

Esto se atribuye a que en el proceso previo de electro pulido

se presenta formacin de la capa barrera y al iniciar el

anodizado en la solucin respectiva, rpidamente se alcanza

el estado estable. Por encima de un voltaje de anodizado de

10 V en solucin de cido sulfrico, las curvas no alcanzan

voltajes de cada en los electrodos mayores de 12 V, se

considera que estos valores de voltaje estn asociados con la

alta resistencia equivalente, constituida por el electrolito, los

electrodos y la resistencia interna del sistema.

0 500 1000 3000 35000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1V

5V

10v

15V

20V

25V

30V

Voltaje(

V)

Tiempo (s)

Fig.1Curvas voltaje-tiempo para los depsitos en cido sulfrico

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

2

4

6

8

10

12

14

16

Sulfrico

OxlicoFosfrico

Sulfrico 10 V

Voltaje(V)

Tiempo (s)

Fig.2Curvas voltaje-tiempo para los depsitos a 15 voltios en los

tres electrolitos.

0 5 10 15 20 25 300

50

100

150

200

mg/LAlens

olucin

sulfrico

Fosfrico

Voltaje (V)

Fig.3 Concentracin de Al en las soluciones electrolticas de cido

sulfrico y cido oxlico en funcin del voltaje de anodizado

0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

20

22

24

26

28

30

32

34

36

mg/LAlen

solucin

Concentracin

Al disuelto en solucin vs

concentracin de la solucin

Fig.4Concentracin de Al en las soluciones electrolticas de cido

oxlico en funcin de la concentracin del electrolito


4/4

rev. col. fs.(c), vol. 41, No. 3, (2009)

595

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

sulfrico

Fosfrico

Desplazamiento Raman (cm-1)

Intensidad

(u.a)

Oxlico

Fig.5 Espectros Raman para las pelculas depositadas en los dife-

rentes electrolitos a) Sulfrico b) Fosofrico c) Oxlico.

Por absorcin atmica se determin la cantidad de aluminio

disuelto en la solucin electroltica despus de una hora de

anodizado. En la fig. 4 se observa el incremento de dicha

cantidad en la solucin de cido oxlico en funcin de la

concentracin del electrolito. Para un voltaje de anodizadode 15 V (Fig. 3 y 4) la mayor disolucin de aluminio en la

solucin electroltica se presenta para cido sulfrico, como

se observa en las fig. 3.

Los difractogramas de XRD para todas las pelculas anali-

zadas mostraron las lneas caractersticas del sustrato de

aluminio en 38.5, 44.7, 65.1 y 78.1, no se observan lne-

as de xidos de aluminio debido posiblemente al delgado

espesor de las pelculas. En la fig. 5 se aprecian los espec-

tros Raman de las pelculas obtenidas para cada electrolito.

En las pelculas obtenidas en solucin electroltica de cido

sulfrico, se presentan bandas en 370 cm-1

, 430 cm-1

, 600

cm-1

y una alrededor de 1000 cm-1

, que se atribuyen a los

modos de vibracin de la alumina y de sulfatos de aluminio.

La deconvolucin de los picos y sus asignaciones se resume

en la Tabla 1. En las pelculas obtenidas en solucin elec-

troltica de cido fosfrico se tienen una banda alrededor de

1044 cm-1

correspondiente a sulfatos de aluminio [5], debi-

do a que el electropulido se realiz en cido sulfrico en el

cual se forman sulfatos de aluminio que quedan atrapados

en la capa barrera [6], otros picos en 849 cm-1

, 1454 cm-1

y

1607 cm-1

corresponden al sustrato de aluminio. En las

pelculas obtenidas en solucin electroltica de cido oxli-

co se evidencia un pico en 358 cm-1

que se atribuye a un

modo act ivo Eg. Aunque dicho pico se reporta en 378 cm-1

para Alumina en volu men [7], para pe lcu la delgada se

encuentran en un rango comprendido entre 332 y 378 cm-1[8]. Se observan adems dos bandas de poca intensidad

alrededor de 500 y 600 cm-1

identificadas como IR activos

(D3D) y asignadas a xido de aluminio, estas bandas sonobservadas en absorcin infrarroja [8]. Ta mbin se muestra

una banda alrededor de 1050 cm-1

que esta relacionada con

los su lfatos de aluminio formados en el electropulido.

Tabla No.1Picos Raman para las pelculas obtenidas en cido

sulfrico

[7](alumina)

Single

Cristal

(cm-1)

[8](alumina)

Pelculas

(cm-1)

[5](sulfatos

de

Aluminio)

(cm-1)

Estetrabajo

(cm-1)

Asignadospor las refe-

rencias

378 332 - 373 351 Eg(external)

451 446 - 450 455 Eg(internal)

755

605- 612

745 - 746

606

723

IR

Eg(external)

981-992 985 V1SO41051 -

1131

1054 V3SO4

1344 Aluminio

4. Conclusiones

En todas las pelculas se observa la presencia de sulfatos de

aluminio aunque es mas evidente en las crecidas en solu-

cin de cido sulfrico, esto se debe a que el electropulido

se llev a cabo en cido sulfrico. Las pelculas crecidas encido oxlico evidencian un modo de vibracin que no se

observa en cido fosfrico y es menos evidente en acido

sulfrico, debido posiblemente a que se favorece el crec i-

miento de xidos de Aluminio. Las caractersticas de las

pelculas son dependientes del tipo de electrolito empleado

para el depsito.

5. Agradecimientos

Este trabajo fue realizado con el apoyo del DIMA de la

Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, loslaboratorios de Qumica UNAL Manizales y COLCIEN-

CIAS.

Referencias

[1] J.W. Diggle, T.C. Downie, C.W. Goulding, Chem. Rev. 69(1969) 365.

[2] A.W. Smith, J. Electrochem. Soc. 120 (1973) 1068.

[3] S. Kawai, I. Ishiguro, J. Electrochem. Soc. 123 (1976) 1047.

[4] C.Vargas-Hernndez, F.N.Jimenez-Garcia, C.L.Londoo-

Calderon. Scientia et technica. Ao XII, No. 34 (2007) 545-550.

[5] J.T.Kloprogge, R.L.Frost. Journal of Materials Science 34(1999) 4199-4202.

[6] G.Patermarakis and K. Moussoutzanis. Electrochimica Acta.

Vol 40. No. 6 (1995). pp.699-708.[7] S.P.S.Porto, R.S.Krishnan, J. Chem. Phys. 47 (1967) 1009.

[8] A.Misra. H.D.Bist, M.S.Navati, R.K.Thareja, J.Narayan.

Materials Science and Engineering B79 (2001) 49-54.

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Comportamiento Del Anodizado de Aluminio en Diferentes Electrolitos