Ni-Mo alloys electrodeposited under direct current from citrate-ammonia plating bath

• Autorzy: Bigos A. , Bełtowska-Lehman E. , Kania B. , Szczerba M.

Warianty tytułu

PL

Elektroosadzanie stopów Ni-Mo w warunkach galwanostatycznych z kąpieli cytrynianowo-amoniakalnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The electrodeposition of nanocrystalline alloys is a complex process mainly affected by the type of a galvanic bath and by operating parameters of electrolysis. In the presented investigation, Ni-Mo coatings were deposited from a citrate-ammonia solution of the optimal molar concentration ratio of reagents (determined previously), in a model system with a rotating disk electrode (RDE). As a cathode low carbon steel disks were used. The effect of chosen operating parameters (e.g. pH of the electrolyte solution in the range from 4 to 10, temperature from 20°C to 60°C, hydrodynamic conditions in the range of RDE rotation speed from 130 to 640 rpm) on chemical and phase composition and microstructure of layers was investigated. Results of scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis indicate that all considered operating conditions have strong influence on the molybdenum content, crystallite size and surface morphology of the deposits and on the cathodic current efficiency. It was established that homogenous, crack-free and adherent to steel substrate Ni-Mo coatings, were obtained when the bath pH excide 7. Furthermore, an acceleration of the rotating speed ofRDE and an elevation of a galvanic bath temperature cause an increase of surface roughness and significant increase of molybdenum content, correlated with decrease of average crystallite size of deposits.

PL

Elektroosadzanie stopów nanokrystalicznych jest procesem złożonym, zależnym głównie od rodzaju kąpieli galwanicznej, odpowiedniej proporcji stężeń jej składników, jak również parametrów operacyjnych elektrolizy. W prezentowanej pracy powłoki Ni-Mo były wydzielane z kąpieli cytrynianowo-amoniakalnej o optymalnej, molowej proporcji reagentów (uprzednio ustalonej) w modelowym układzie z wirującą elektroda dyskową (WED). Katodę stanowiły dyski ze stali niskowęglowej. Badano wpływ wybranych parametrów operacyjnych procesu, takich jak: pH kąpieli (w zakresie od 4 do 10), jej temperatura (w zakresie od 20 do 60°C) oraz warunki hydrodynamiczne (w zakresie prędkości wirowania WED od 130 do 640 obrotów/minutę) na skład chemiczny i fazowy oraz mikrostrukturę powłok. Wyniki uzyskane za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej i dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego wykazały, że zastosowane warunki operacyjne silnie wpływają na zawartość molibdenu, rozmiar krystalitów, morfologię powierzchni powłok oraz wydajność prądową procesu katodowego. Ustalono, że zwarte, bez pęknięć, powłoki Ni-Mo o dobrej adhezji do stalowego podłoża, zostały uzyskane z roztworu elektrolitu o pH powyżej 7. Zwiększenie prędkości obrotów WED oraz temperatury kąpieli galwanicznej spowodowało wzrost chropowatości powierzchni powłok oraz znaczące zwiększenie zawartości molibdenu w stopie skorelowane z obniżeniem średniego rozmiaru krystalitów.

Słowa kluczowe

EN

induced co-deposition; Ni-Mo alloys; citrate ammonia bath

PL

indukowane współosadzanie; stopy Ni-Mo; kąpiel cytrynianowo-amoniakalna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 3
• Strony: 135--139
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Bigos A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Kraków

autor

Bełtowska-Lehman E.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Kraków

autor

Kania B.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Kraków

autor

Szczerba M.

• Institute of Metallurgy and Materials Science of the Polish Academy of Sciences, Kraków

Bibliografia

• [1] Beltowska-Lehman E., Bigos A., Indyka P., Kot M.: Electrodeposition and characterization of nanocrystalline Ni-Mo coatings. Surf. Coat. Tech. 211(2011) 67÷71.
• [2] Friend W. Z.: Corrosion of nickel and nickel-base alloys. John Wiley and Sons, New York (1980).
• [3] Brooman E. W.: Corrosion performance of environmentally acceptable alternatives to cadmium and chromium coatings: Chromium - Part I. Metal Finishing July (2000) 38÷43.
• [4] Podlaha E. J., Landolt D.: Induced codeposition: II. A mathematical model describing the electrodeposition of Ni-Mo alloys. J. Electrochem. Soc. 143 (1996) 893÷899.
• [5] Chassaing E., Yu Quang K., Wiart R.: Mechanism of nickel-molybdenum alloy electrodeposition in citrate electrolytes. J. Appl. Electrochem. 19 (1989) 839÷844.
• [6] Akiyama T., Fukushima H.: Recent study on the mechanism of the electrodeposition of iron-group metal alloys. The Iron and Steel Institute of Japan 32 (7) (1992) 787÷798.
• [7] Fukushima H., Akiyama T., Akagi S., Higashi K.: Role of iron-group metals in the induced codeposition of molybdenum from aqueous solution. Transaction of the Japan Institute of Metals 20 (1979) 358÷364.
• [8] Brenner A.: Electrodeposition of alloys. Academic Press, New York, London (1963).
• [9] Murase K., Ogawa M., Hirato T., Awakura Y.: Design of acidic Ni-Mo alloy plating baths using a set of apparent equilibrium constants. J. Electrochem. Soc. Ql5l (2004), C798÷C805.
• [10] Lutterotti L., Scardi P.: Simultaneous structure and size-strain refinement by the Rietveld method. J. Appl. Crys. 23 (1990) 246÷252.
• [11] Beltowska-Lehman E.: Kinetics of induced electrodeposition of alloys containing Mo from citrate solution. Phys. Status Solidi 11 (2008) 3514÷3517.
• [12] Beltowska-Lehman E., Indyka P.: Kinetics of Ni-Mo electrodeposition from Ni-rich citrate baths. Thin Solid Films 520 (2012) 2046÷2051.
• [13] Watanabe T.: Nano-plating, microstructure control theory of plated film and data based of plated film microstructure. Elsevier, Oxford (2004).
• [14] Chassaing E., Portail N., Levy A.-F., Wang G.: Characterisation of electrodeposited nanocrystalline Ni-Mo alloys. J. Appl. Electrochem. 34 (2004) 1085÷1091.