Wpływ obróbki cieplnej na odporność korozyjną elektrolitycznych powłok niklu z tytanem, molibdenem lub wanadem

• Autorzy: Panek J. , Budniok A.

Warianty tytułu

EN

The influence of thermal treatment on the corrosion resistance of electrolytical nickel coatings containing molybdenum, titanium or vanadium

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Elektrolityczne warstwy kompozytowe Ni+Me (Me = Ti, Mo, V) otrzymano drogą osadzania niklu z elektrolitu zawierającego zawiesinę proszku molibdenu, tytanu lub wanadu. Warstwy osadzano na podłożu stalowym (St3S) w warunkach galwanostatycznych. Do badań korozyjnych wybrano warstwy zawierające porównywalną ilość składnika proszkowego: około 20% at. Badania składu fazowego osadzonych warstw Ni+Me, przeprowadzone metodą dyfrakcji promieni rentgenowskich, wykazały, że składają się one z krystalicznej fazy niklu i wbudowanego molibdenu, tytanu lub wanadu (rys. 1a-c). Charakterystykę morfologii powierzchni oraz zgładów poprzecznych warstw, przed i po obróbce cieplnej, przeprowadzono za pomocą mikroskopu skaningowego (rys. rys. 2 i 3). Stwierdzono, że wprowadzenie proszku molibdenu, tytanu lub wanadu do elektrolitycznej osnowy niklowej powoduje otrzymanie warstw charakteryzujących się dużym rozwinięciem i bogatą topografią powierzchni. Obecność skupisk elektrolitycznego niklu osadzonych na powierzchni wbudowanych cząstek proszku metalicznego potwierdza adsorpcyjny mechanizm osadzania tych warstw. Obróbkę cieplną warstw kompozytowych prowadzono w próżni w zakresie temperatur 800:950°C w zależności od rodzaju warstwy. Obróbka ta prowadzi do zmian morfologii powierzchni i składu fazowego warstw. W wyniku zachodzącej reakcji w stanie stałym w warstwie Ni+Ti powstaje faza międzymetaliczna Ni3Ti, w warstwie Ni+Mo tworzy się związek Ni3Mo oraz roztwór stały molibdenu w niklu, a w warstwie Ni+V - jedynie roztwór stały wanadu w niklu (rys. 1d-f). Badania korozyjne warstw kompozytowych prowadzono w środowisku alkalicznym (5M KOH), Miarą odporności korozyjnej warstw były wartości potencjału i prądu korozyjnego - Ekor i jkor, wyznaczone metodą Sterna, a także wartość oporu polaryzacji - Rp i zużycia korozyjnego w mm/rok (tab. 1). Wyznaczone wartości tych parametrów porównywano z wartościami uzyskanymi dla osnowy niklowej. Stwierdzono, iż zmiany składu fazowego i morfologii powierzchni powstałe w wyniku obróbki cieplnej warstw powodują wzrost odporności korozyjnej, czego dowodem są niższe wartości prądu i zużycia korozyjnego, a także wzrost wartości potencjału korozyjnego i oporu polaryzacji. Najwyższą odporność korozyjną wykazywała warstwa Ni+Ti.

EN

Electrolytic composite layers Ni+Me (Me = Mo, Ti, V) were obtained by electrolytic deposition of nickel from an electrolyte containing Mo, Ti or V powder suspension. The layers were plated on steel base (St3S) under galvanostatic conditions. Corrosion tests were conducted on the layers containing comparable amount of incorporated metallic powder: about 20 at.%. The results of structural investigation of the obtained layers by the X-ray diffraction method show, that they consist in crystalline phase of nickel and incorporated Mo, Ti or V (Fig. 1a-c). Surface morphology of obtained layers as well as the cross-sectional images of obtained layers, before and after thermal treatment, were investigated by scanning microscope (Figs 2, 3). It was stated, that incorporation of metallic powder into the electrolytic nickel matrix causes the obtaining of layers characterized by great, developed surface area. The presence of electrolytical nickel nano-agglomerates plated on metallic powder particles confirms the adsorption mechanism of layers' deposition. Thermal treatment of Ni+Me composite layers was conducted in vacuum, at a temperature of 800:950°C, depending on the kind of layer. Thermal treatment changes the surface morphology and phase composition of the layers. As a result of solid-state reaction in Ni+Ti layer Ni3Ti intermetallic compound is arising. Thermal treatment of Ni+Mo layer leads to obtaining Ni3Mo phase and Mo(Ni) solid solution, whereas in Ni+V layer only V(Ni) solid solution is formed (Fig. 1d-f). Corrosion tests of Ni+Me composite layers were conducted in alkaline environment (5M KOH). As a measure of corrosion resistance served the corrosion potential and current values - Ekor and jkor, determined by Stern method, as well as the polarization resistance - Rp and the corrosion rate in nun/year (Tab. 1). The values of these parameters were compared to the values determined for nickel matrix. It was stated, that the changes of surface morphology and phase composition arising as a result of thermal treatment of the layers improved their corrosion resistance, what is confirmed by their lower corrosion current density and the corrosion rate, and by the higher values of corrosion potential and polarization resistance (Tab. 1). The highest corrosion resistance exhibits Ni+Ti layer.

Słowa kluczowe

PL

nikiel; molibden; wanad; warstwa kompozytowa; korozja; związki międzymetaliczne

EN

nickel; titanium; molybdenum; vanadium; composite layer; intermetallic compound; corrosion

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 3
• Strony: 62--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Panek J.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Nauki o Materiałach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

autor

Budniok A.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Nauki o Materiałach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

Bibliografia

• [1] Fan Ch., Piron D.L., Sleb A., Paradis P., J. Electrochem. Soc. 1994, 141, (2), 382-387.
• [2] Fan Ch., Piron D.L., Paradis P., Electrochim. Acta 1994, 39, (18), 2715-2722.
• [3] Hu W., Zhang Y., Song D., Zhou Z., Wang Y., Mater. Chem. Phys. 1995, 41, 141-145.
• [4] Niedbała J., Popczyk M., Panek J., Budniok A., Łągiewka E., Inżynieria Materiałowa, w druku.
• [5] Jakšić J.M., Vojnović M.V., Krstajić N.V., Electrochim. Acta 2000, 45, 4151-4158.
• [6] Karimi Shervadani R., Lasia A., J. Electrochem. Soc. 1998, 145, (7), 2219-2225.
• [7] Kędzierzawski P., Oleszak D., Janik-Czachor M., Mater. Sci. Eng. 2001, A 300, 105-112.
• [8] Birry L., Lasia A., J. Appl. Electrochem. 2004, 34, (7), 735--749.
• [9] Krstajić N.V., Grgur B.N., Mladenović N.S., Vojnović M.V., Jakšić M.M., Electrochim. Acta 1997, 42, (2), 323- -330.
• [10] Krstajić N.V., Grgur B.N., Zdujić M., Vojnović M.V., Ja šić M.M., J. Alloys Comp. 1997, 257, 245-252.
• [11] Hu W., Cao X., Wang F., Zhang Y., Int. J. Hydrogen Energy 1997, 22, (6), 621-623.
• [12] Hu W., Lee J-Y., Int. J. Hydrogen Energy 1998, 23, (4), 253-257.
• [13] Hu W., Int. J. Hydrogen Energy 2000, 25, 111-118.
• [14] Tsukahara M., Takahashi K., Mishima T., Sakai T., Miyamura H., Kuriyama N., Uehara I., J. Alloys Comp. 1995, 224, 162-167.
• [15] Tsukahara M., Takahashi K., Mishima T., Sakai T., Miyamura H., Kuriyama N., Uehara I., J. Alloys Comp. 1995, 226, 203-207.
• [16] Tsukahara M., Takahashi K., Mishima T., Miyamura H., Sakai T., Kuriyama N., Uehara I., J. Alloys Comp. 1995, 231, 616-620.
• [17] Tsukahara M., Takahashi K., Mishima T., Isomura A., Sakai T., J. Alloys Comp. 1996, 243, 133-138.
• [18] Tsukahara M., Takahashi K., Mishima T., Isomura A., Sakai T., J. Alloys Comp. 1997, 253-254, 583-586.
• [19] Panek J., Serek A., Budniok A., Rówiński E., Łągiewka E., Int. J. Hydrogen Energy 2003, 28, 169-175.
• [20] Budniok A., Panek J., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 30-34.
• [21] Panek J., Budniok A., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 12-16.
• [22] Choi W.K., Tanaka T., Miyauchi R., Morikawa T., Inoue H., Iwakura Ch., J. Alloys Comp. 2000, 299, 141-147.
• [23] Choi W.K., Tanaka T., Morikawa T., Inoue H., Iwakura Ch., J. Alloys Comp. 2000, 302, 82-86.
• [24] Inoue H., Miyauchi R., Tanaka T., Choi W.K., Shin-ya R., Murayama J., Iwakura Ch., J. Alloys Comp. 2001, 325, 299-303.
• [25] Inoue H., Miyauchi R., Shin-ya R., Choi W.K., Iwakura Ch., J. Alloys Comp. 2002, 330-332, 597-600.
• [26] Panek J., Budniok A., Rówiński E., Łągiewka E., Kompozyty (Composites) 2004, 4, 9, 88-93.
• [27] Bala H., Korozja materiałów - teoria i praktyka, Wydawnictwo Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [28] Bojarski Z., Łągiewka E., Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, Warszawa 1988.
• [29] Niedbała J., Popczyk M., Budniok A., Łągiewka E., Archiwum Nauki o Materiałach 2004, 25, (3), 211-225.
• [30] Serek A., Budniok A., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 58-63.
• [31] Popczyk M., Budniok A., Kompozyty (Composites) 2003, 3, 6, 17-22.
• [32] Popczyk M., Budniok A., Archiwum Nauki o Materiałach 2003, 24, (2), 155-168.