Electrolytic deposition of silicon and of silicon alloys Part III: Deposition of silicon and aluminum using a copper cathode

Abstract

The decomposition voltages of SiO2 and Al2O3 dissolved in cryolite were measured using a copper cathode. In a melt containing 90 wt% Na3AlF6 + 10 wt% Al2O3 at 1030°C the decomposition voltage of alumina was found to be Ed = 1.50 ± 0.05 V. In a melt containing 95 wt% Na3AlF6 + 5 wt% siO2 the value of the decomposition voltage was determined to Ed = 1.10 ± 0.05 V. In Na3AlF6-Al203-SiO2 mixtures the decomposition voltage of silica was found to increase with increasing concentration of alumina in the electrolyte.It was determined that at current densities below 0.2 A·cm−2 only silicon was deposited at the cathode whereas at higher current densities Si and Al were deposited simultaneously. The deposition ratio was found to depend on the current density.The distribution of silicon in the Si-Cu alloy was determined by spectroscopic analysis. It was found to be a function of the current density and of the diffusion rate of the deposited metal in the alloy. Résumé Les auteurs mesurent sur cathode de cuivre les tensions de décomposition du SiO2 et de l'Al2O3 dissous dans la cryolite: la tension de décomposition de l'alumine dans un électrolyte de composition 90% poids Na3AlF6 + 10% Al2O3 à 1030°c est Ed = 1.50 ± 0.05 V tan dis que dans un électrolyte à 95%Na3AlF6 +5% SiO2, la tension de décomposition de la silice est Ed = 1.10 ± 0.05 V. Dans les mélanges Na3AlF3-Al2O3-SiO2 la tension de décomposition de la silice augmente avec la concentration d'alumine dans l'électrolyte.Les auteurs observent que seul le silicium se retrouve à la cathode aux den sités de courant inférieures à 0.2 A cm−2, tandis que le silicium et l'aluminium se d'ent simultan;amp;#x00E9;ment aux densités de courant plus élevées. lIs trouvent aussi que le rapport Si/A est fonction de la densité de courantLes auteurs emploient l'analyse spectroscopique pour déterminer la repartition du silicium dans l'alliage Si-Cu. Cette répartition est fonction de la densité de courant et du taux de diffusion du métal déposé.