تأثیر پارامترهای آبکاری بر ترکیب شیمیایی، راندمان جریان کاتدی، سختی و مورفولوژی پوشش‌های آلیاژی Zn-Ni

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب

2 پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

3 دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش پوشش‌های آلیاژی روی-نیکل از طریق آبکاری الکتریکی در حمام سولفاتی اسیدی رسوب گذاری شدند. تاثیر پارامترهای آبکاری بر ترکیب شیمیایی، مورفولوژی، میکروسختی و راندمان جریان کاتدی بررسی شد. مورفولوژی پوشش‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و ترکیب شمیایی آنها توسط طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس نصب شده بر میکروسکوپ الکترونی مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج حاصل بیانگر این است که افزایش دمای ترسیب و نسبت Ni2+/Zn2+در حمام آبکاری، همچنین کاهش دانسیته جریان و pH موجب افزایش مقدار نیکل در پوشش، کاهش راندمان جریان کاتدی و افزایش سختی می‌شود. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می‌دهد افزایش دما بدلیل ایجاد تنش پسماند در سطح منجر به بوجود آمدن ترک در پوشش می‌شود. همچنین با افزایش دانسیته جریان ساختار پوشش‌ها دانه ریز‌تر می‌شود و منجر به تشکیل حفره و خلل فرج می‌گردد و پوشش‌های حاصله ناهموار‌تر می‌شوند. بررسیهای انجام گرفته بر pH حمام نشان می‌دهد تنها پوشش حاصل در 2=pH دارای سطحی متراکم و یکنواخت است. افزایش نسبت Ni2+/Zn2+ در الکترولیت، نیز بدلیل اعوجاج در شبکه اتمی موجب ترد شدن پوشش حاصل می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Electrodeposition Parameters on Chemical Composition, Cathodic Current Efficiency, Hardness and Morphology of Zn-Ni Alloy Coatings

نویسندگان [English]

  • Mahshid Tafreshi 1
  • Saeed Reza Allahkaram 2
  • Hassan Farhangi 3
1 Islamic Azad University South Tehran Branch
2 College of Engineering, University of Tehran
3 University of Tehran
چکیده [English]

Zn–Ni alloy coatings were electrodeposited from acidic sulphate baths. In this study, the effect of plating parameters and bath composition on the cathodic current efficiency, as well as hardness, morphology and chemical composition of the coatings were investigated. The morphology and chemical composition of the coatings were investigated using scanning electron microscopy equipped with EDAX analyzer. Results showed that surface morphology and chemical composition of the films were strongly dependent on the electrodeposition parameters. Ni content and hardness of the coatings were increased and the cathodic current efficiency was decreased by enhancing the bath temperature and Zn (II)/Ni (II) ratios, or reducing the current density and bath pH. Electron microscopy images showed that cracks appeared on the coatings surface with increasing temperature due to the high residual stress. In addition, the structure of the coatings became finer with increasing the current density, resulting in the formation of voids and porosities. Studies on the bath pH revealed that only the coatings which were deposited in baths with pH=2 had a dense and uniform surface. Moreover, increasing the Zn (II)/Ni (II) ratios in the bath caused brittleness of the coatings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zn-Ni Alloy Coating
  • chemical composition
  • morphology
  • Cathodic Current Efficiency
  • Hydrogen Evolution

مراجع

  1. Marder A., "The metallurgy of zinc-coated steel", Progress in materials science, Vol. 45, pp. 191-271, (2000).
  2. Boshkov N., "Influence of the alloying component on the protective ability of some zinc galvanic coatings", Electrochimica Acta, Vol. 51, pp. 77-84, (2005).
  3. Crotty D., "Zinc alloy plating for the automotive industry", Metal Finishing, Vol. 94, pp. 54-58, (1996).
  4. Sorkhabi H.A., Hagrah A., Ahmadi N.P., Manzoori J., ”Zinc-nickel alloy coatings electrodeposited from a chloridebath using direct and pulse current”, Surface and Coatings Technology, Vol. 140, pp. 278-283, (2001).
  5. Conde A., Arenas M.A., de Damborenea J.J., "Electrodeposition of Zn–Ni coatings as Cd replacement for corrosion protection of high strength steel", Corrosion Science, Vol. 53, pp. 1489–1497, (2011).
  6. Wilcox G.D., Gabe D.R., "Electrodeposited zinc alloy coatings", Corrosion Science, Vol. 35, pp. 1251–1258, (1993).
  7. Brenner A., "Electrodeposition of Alloys, Principles and Practice", Chap. 1, Academic Press, New York, (1963).
  8. Ghaziof S., Gao W., "Electrodeposition of single gamma phased Zn–Ni alloy coatings from additive-free acidic bath", Applied Surface Science, Vol. 311, pp. 635–642, (2014).
  9. Lee H.Y., Kim S.G., "Characteristic of Ni deposition in an alkaline bath for Zn-Ni depositional steel plates", Surface and Coating Technology, Vol. 135, pp. 69-74, (2000).
  10. Qiao X., Li H., Zhao W., Li D., "Effects of deposition temperature on electrodeposition of zinc-nickle alloy coatings", Electrochimica Acta, Vol. 89, pp. 771– 77, (2013).
  11. مهرجوئی م.، مدرس ح.، سرابی ع. ،"بررسی برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی آلیاژی Zn- Ni ایجاد سده در حمام‌های اسیدی"، علوم پایه و مهندسی کاربردی، ج. 56، صفحه 1220-1229، (1383).
  12. Alfantazi A.M., Erb U., "Pulse-Plated Zinc-Nickel Alloy Coatings", Corrosion Engineering, Vol. 52, pp. 880-888, )1996).
  13. Nakano H., Arakawa S., Takada Y., Oue S., Kobayashi S., "Electrodeposition Behavior of a Zn-Ni Alloy in an Alkaline Zincate Solution", Materials Transactions, Vol. 53, No. 11, pp. 1946-1951, (2012).
  14. Muller C., Saret M., Benballa M., "Complexing agent for a Zn-Ni alkaline bath", Journal of Electroanalytical Chemistry, Vol. 519, pp. 85-92, (2002).
  15. Lehman E.B., Ozgaa P., Swiatek Z., Lupi C., "Electrodeposition of Zn–Ni protective coatings fromsulfate –acetate baths", Surface and Coatings Technology, Vol. 151 –152, pp. 444–448, (2002).
  16. Tian L., Xu J., Xiao S., "The influence of pH and bath composition on the properties of Ni–Co coatings synthesized by electrodeposition", Vacuum, Vol. 86, pp. 27-33, (2011).
  17. Abdelrehim S.S., Fouad E.E., Abdelwahab S.M., "Electroplating of zinc–nickel binary alloys from acetate baths", Electrochimica Acta, Vol. 41, pp. 1413, (1996).
  18. پولادی س. ، شریعت م.ح.، بحرالعلوم م.، "لایه نشانی آلیاژ Ni-Zn-P و نانو کامپوزیت Ni-Zn-P/nano SiC از یک حمام جدید به روش آبکاری الکتریکی و برررسی ویژگی‌های خوردگی آن"، مجله‌ی مواد نوین، جلد 2، شماره‌ 2، صفحه 72، (1390).
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار