Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i właściwości galwanicznych powłok kompozytowych Zn-Ni-P+Ni

• Autorzy: Niedbała J. , Budniok A. , Karolus M.

Warianty tytułu

EN

The influence of the thermal treatment on the structure and properties the galvanic Zn-Ni-P+Ni coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzone badania miały na celu opracowanie metody otrzymywania powłok kompozytowych na osnowie cynkowo--niklowej z wbudowanym proszkiem niklu i zmniejszenie efektu anomalnego osadzania cynku w obecności niklu poprzez zmianę mechanizmu współosadzania jonów tych metali. Opracowano warunki otrzymywania powłok Zn-Ni-P+Ni na podłożu stalowym (0H18N9). Powłoki kompozytowe Zn-Ni-P+Ni otrzymywano z kąpieli amoniakalnej z dodatkiem podfosforynu sodowego oraz proszku Ni. Proces prowadzono galwanostatycznie (j = 7,5 mA x cm-2) stosując różne zawartości proszku Ni w kąpieli (2-10 g x dm-3). Dla tak otrzymanych powłok kompozytowych określono skład fazowy i chemiczny oraz przeprowadzono badania morfologii powierzchni z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego. W zakresie 2-10 g x dm-3 proszku w kąpieli galwanicznej skład chemiczny powłok mało zależy od warunków prądowych ich otrzymywania (ok. 40 % Ni, 52 % Zn i 8 % P). Obróbkę cieplną powłok przeprowadzono w temperaturze 320 stopni Celsjusza przez 2 godziny w atmosferze gazu ochronnego (argonu). Obróbka cieplna powłok spowodowała krystalizację roztworu stałego na osnowie niklu i zmniejszenie w nim zawartości cynku oraz powstanie fazy gamma Ni5Zn21 odpowiedzialnej za dobre właściwości odporności korozyjnej. Dla powłok po obróbce cieplnej stwierdzono wzrost wielkości krystalitów i mikrotwardości powierzchni.

EN

Research has sought to obtaining the composite zinc-nickel coatings with increased content of nickel by Ni powder addition and changing the mechanism of metal ions co-deposition. The Zn-Ni-P+Ni composite coatings obtained on the substrate steel (0H18N9) from the ammonia bath with the Ni powder and sodium hypophosphite addition. The process was carried out using the galvanostatic conditions (j = 7.5 mA x cm-2) with 2-10 g x dm-3 Ni powder. For obtained in these conditions Zn-Ni-P+Ni composite coatings was determined phases and chemical composition. Surface morphology studies were performed using a scanning microscope. In range of the 2-10 g x dm-3 Ni powder the chemical composition of the Zn-Ni-P+Ni composite coatings not depend on the powder content (about 40 % Ni, 52 % Zn i 8 % P) and their micro-hardness falls within the range of 297-370 HV. These Zn-Ni-P+Ni composite coatings are characterized by multi-phase structure complex a separate phases of zinc, the Ni(Zn) solid solution (capacity the crystallite of the order of nm) and there is no great amount of zinc oxide. The coatings have therefore nanocrystalline structure, and in the metastable solution of zinc in nickel is about 3 % Zn. The thermal treatment of the Zn-Ni-P+Ni coatings was carried out in a temperature 320 degrees of Celsius for 2 hours in an protective gas atmosphere (argon). Thermal treatment Zn-Ni-P+Ni caused to crystallize a solid solution on the nickel matrix, reduction the zinc content in the solid solution and the formation of the phase gamma Ni5 Zn21 responsible for the good properties of corrosion-resistance. In a solid solution remains constant a round 3 % zinc. In this way, electrochemical activity Zn-Ni--P+Ni coatings was reduced, which has importance for improving the corrosion-resistance coatings. For the Zn-Ni-P+Ni composite coating after thermal treatment increased micro-hardness of the surface. Micro-hardness of the Zn-Ni-P+Ni coatings after thermal treatment is also an increase to around 407-480 HV.

Słowa kluczowe

PL

cynk; nikiel; powłoki kompozytowe; elektroosadzanie; obróbka cieplna

EN

zinc; nickel; composite coatings; electrodeposition; thermal treatment

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 8
• Strony: 467--472
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niedbała J.

autor

Budniok A.

autor

Karolus M.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Nauki o Materiałach, Katowice

Bibliografia

• 1. Niedbała J., Napłoszek-Bilnik I., Budniok A.: Electrochemical production of Ni and Ni-Mo based composite coatings with titanium. ICEPAM 2004, Oslo (Norway), June 2004.
• 2. Niedbała J.: Otrzymywanie i struktura elektrolitycznych warstw kompozytowych zawierających tytan w osnowie stopowej Ni-Mo. Kompozyty (Composites) 2003, t. 3, nr 6.
• 3. Niedbała J., Panek J., Budniok A., Łągiewka E.: Otrzymywanie i struktura elektrolitycznych powłok zawierających wanad jako składnik kompozytu w osnowie stopowej Ni-Mo. Kompozyty (Composites) 2004, t. 4, nr 9.
• 4. Kubisztal J., Budniok A., Niedbała J.: Wpływ amplitudy i sekwencji prądowej na indukowane elektroosadzanie warstw kompozytowych na osnowie stopu Ni-Mo. Kompozyty (Composites) 2004, t. 4, nr 11, s. 293-296.
• 5. Karolus M., Niedbała J., Rówiński E., Łągiewka E., Budnik A.: Preparation and structure of the electrodeposited Ni-Mo alloys with polymers. Proceedings of the 11th International Scientific Conference on Contemporary Achievements in Mechanics, Manufacturing and Materials Science.
• 6. Niedbała J.: Electrochemical production and characterization of Ni-Mo, Ni-Mo-P and Ni+Mo coatings. Materials Science Forum Vols. 2006, t. 514-516, s. 465.
• 7. Niedbała J.: Production of Ni-Mo+Mo composite coatings with increased content of embedded Mo. Arch. Mater. Sci 2006, t. 27, nr 2-3, s. 121.
• 8. Ganesan P., Kumaraguru S. P., Popov B. N.: Development of Zn-Ni-Cd coatings by pulse electrodeposition. Surface & Coatings Technology 2006, nr 201, s. 3658-3669.
• 9. Bajat J. B., Miskovic-Stankovic V. B.: Protective properties of epoxy coatings electrodeposited on steel electrochemically modified by Zn-Ni alloys. Progress in Organic Coatings 2004, nr 49, s. 183-196.
• 10. Ordine A. P., Diaz S. L., Margarit I. C. P., Mattos O.R.: Zn-Ni and Zn-Fe alloy deposits modified by P incorporation: anticorrosion properties. Electrochimica Acta 2004, nr 49, s. 2815-2823.
• 11. Zhang Z., Leng W. H., Li J. F., Zhang J. Q., Wang J. M., Cao C. N.: Cooperation behaviour of iron and phosphorus in electrodeposition of zinc-iron-phosphorus coating. Materials Chemistry and Physics 2002, nr 77, s. 497-500.
• 12. Sheela G., Pushpavanam M., Pushpavanam S.: Zinc-nickel alloy electrodeposits for water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy 2002, nr 27, s. 627-633.
• 13. Kim H., Popov B. N., Chen K. S.: Comparison of corrosion-resistance and hydrogen permeation properties of Zn-Ni, Zn-Ni-Cd and Cd coatings on low-carbon steel. Corrosion Science, 2003, t. 45, nr 7, s. 1505-1521.
• 14. Lehmberg C. E., Lewis D. B., Marshall G. W.: Composition and structure of thin electrodeposited zinc-nickel coatings. Surface and Coatings Technology, 2005, t. 192, nr 2-3, s. 269-277.
• 15. Brooks I., Erb U.: Hardness of electrodeposited microcrystalline and nanocrystalline gamma-phase Zn-Ni alloys. Scripta Materialia, 2001, t. 44, nr 5, s. 853-858.
• 16. Lin C.-C., Huang C.-M.: Zinc-nickel alloy coatings electrodeposited by pulse current and their corrosion behavior. Journal of Coatings Technology Research, 2006, t. 3, nr 2, s. 99-104.
• 17. Soares M. E., Souza C. A. C., Kuri S. E.: Corrosion resistance of a Zn-Ni electrodeposited alloy obtained with a controlled electrolyte flow and gelatin additive. Surface and Coatings Technology, 2006, t. 201, nr 6, s. 2953-2959.
• 18. Fei J., Liang G., Xin W., Wang W., Liu J.: Corrosion behaviors of zinc and Zn-Ni alloy compositionally modulated multilayer coatings. Journal of University of Science and Technology Beijing: Mineral Metallurgy Materials (Eng Ed), 2005, t. 12, nr 6, s. 545-552.
• 19. Ramanauskas R., Gudaviciute L., Kalinicenko A., Juskenas R.: Pulse plating effect on microstructure and corrosion properties of Zn-Ni alloy coatings. Journal of Solid State Electrochemistry, 2005, t. 9, nr 12, s. 900-908.
• 20. Sachin H. P., Achary G., Arthoba Naik Y., Venkatesha T. V., Gong L.-H.: Effect of additives on zinc-nickel alloy electroplating. Corrosion and Protection, 2006, t. 27, nr 4, s. 171-173.
• 21. Huang Y. S., Cui F. Z.: Preparation and analysis of Ni-P-Zn electroless deposition from alkali bath. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2005, t. 18, nr 3, s. 204-208.
• 22. Veeraraghavan B., Kim H., Popov B.: Optimization of electroless Ni-Zn-P deposition process: Experimental study and mathematical modeling. Electrochimica Acta, 2004, t. 49, nr 19, s. 3143-3154.
• 23. Lin C.-C., Huang C.-M.: Zinc-nickel alloy coatings electrodeposited by pulse current and their corrosion behavior. Journal of Coatings Technology Research, 2006, t. 3, nr 2, s. 99-104.
• 24. Budniok A., Bierska-Piech B., Karolus M., Łągiewka E., Niedbała J.: Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i właściwości galwanicznych powłok Zn-Ni-P. Rudy Metale 2009, t. 54, nr 3, s. 137-142.