2.5.3. Текстура

Вследствие быстрого роста определённых граней кристаллов в структуре может возникать предпочтительная ориентация зёрен по отношению к плоскости подложки. Такую предпочтительную ориентацию зёрен или определённых кристаллографических плоскостей называют текстурой.

Текстура электроосаждённых металлов зависит от многих факторов и зачастую плохо воспроизводится. Основными факторами, влияющими на образование той или иной текстуры, являются:

• состав электролита;

• режим электролиза;

• наличие в электролите органических и неорганических добавок;

• материал и структура металла-основы;

• толщина осадка;

• температура электролита;

• наличие или отсутствие перемешивания электролита;

• форма тока;

• наложение магнитного и ультразвукового поля и др.

Эти же факторы определяют не только тип текстуры, но и степень её совершенства.

Текстура определяет не только физико-механические свойства осадков, но и является причиной их анизотропии. Например, прочность на разрыв и микротвёрдость текстурированных электролитических осадков в различных направлениях могут изменяться на 20–30% по сравнению с нетектурированными осадками.

Также существует связь между изменением внутренних напряжений или блеском осадков и текстурой.

2.5.4. Связь структуры электроосаждённых металлов с их свойствами

Свойства электроосаждённых металлов определяются их структурой. Определённо трудно сказать, может ли какое-нибудь свойство металла полностью не зависеть от структуры. Некоторые свойства являются структурно-нечувствительными, другие – сильно зависят от структуры.

Структурно-нечувствительной для металлургических металлов является плотность. При заданной кристаллической структуре металла она не зависит от размера, формы и ориентации зёрен.

Напротив, плотность электроосаждённых металлов либо близка к плотности металлургических, либо ниже её и зависит от состава электролита и режима электролиза. Так что плотность электроосаждённых металлов в определённой степени зависит от структуры.

Снижение плотности может быть связано с повышенным содержанием вакансий, образованием пустот, пор и скоплений примесей по границам зёрен, то есть с нарушениями регулярности структуры.

Подобное же относится и к термическому коэффициенту объёмного расширения, так как он является обратной функцией плотности и функцией температуры. Термический коэффициент линейного расширения может зависеть от ориентировки зёрен в текстурированных осадках. Теплоёмкость электроосаждённых металлов также может слабо зависеть от их структуры за счёт скопления неметаллических примесей по границам зёрен.

Механические свойства, такие как предел прочности, пластичность, микротвёрдость, являются структурно-чувствительными. Например, предел прочности σ для металлургических металлов связан с размером d зерна следующим соотношением:

σ = σ₀ + Kd ^–1/2.

Здесь σ₀ и K – постоянные.

Аналогичное соотношение соблюдается и для электролитических осадков меди, полученных из сернокислого электролита. Учитывая, что размер зерна обратно пропорционален перенапряжению, имеем:

σ = σ₀ + K΄η^1/2.

То есть при получении осадков меди в потенциостатическом режиме предел прочности пропорционален корню из перенапряжения.

Электроосаждённые металлы обычно обладают более высокими значениями предела прочности и микротвёрдости. Это связано с повышенным числом дефектов в их структуре.

Пластичность электролитических осадков также зависит от структуры. Она возрастает с увеличением размера зерна.

Все эти свойства, как и микроструктура, зависят от состава электролита, режима электролиза, температуры и ряда других, трудно учитываемых параметров электролиза. Их зависимость от какого-либо параметра всегда приходится определять экспериментально.