Optimization of galvanic bath and operating parameters for amorphous Ni-W electrodeposition

• Autorzy: Indyka A. , Bełtowska-Lehman E. , Bigos A. , Tarkowski L. , Kot M. , Morgiel J.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja składu kąpieli galwanicznej oraz parametrów operacyjnych do elektroosadzania amorficznych powłok Ni-W

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The electroplating of Ni-W amorphous coatings from citrate aqueous solutions was studied with the aim of determination the optimal condition to obtain high tungsten content and good quality of the deposits. The influence of bath composition and the operating parameters on the tungsten content and the alloy properties were discussed. It was shown that the most important variable determining the alloy chemical composition and current efficiency is the concentration of tungstate ions in solution. As the WO4 2- concentration in the bath was increased, at a constant Ni(II) species content, the tungsten content in the alloy increased too, whereas the Faradaic efficiency decreased. No effect of mass transport limitation on Ni-W electrodeposition process was observed. The amorphous coatings are formed when the tungsten content is higher than about 40 wt. %. The obtained deposits containing considerable amount of tungsten (>60 wt. %) revealed a characteristic crack pattern, although they were well adherent to the steel substrate.

PL

W celu określenia optymalnych warunków otrzymywania dobrej jakości amorficznych powłok Ni-W, zawierających dużą zawartość wolframu, badano proces elektroosadzania z wodnych, cytrynianowych roztworów. Określono wpływ składu kąpieli oraz parametrów operacyjnych na zawartość wolframu w stopie i jego właściwości. Wykazano, że stężenie jonów wolframianowych w roztworze jest najważniejszą zmienną determinującą skład chemiczny stopów i katodową wydajność prądową. Ze wzrostem stężenia jonów WO4 2- w kąpieli, przy stałej zawartości Ni(II), wzrasta zawartość wolframu w powłoce oraz maleje katodowa wydajność prądowa. Nie zaobserwowano wpływu szybkości transportu masy na proces elektroosadzania Ni-W. Stwierdzono, że powłoki amorficzne tworzą się przy zawartości wolframu większej od około 40% mas. Otrzymane powłoki o znacznej zawartości wolframu (>60% mas.) charakteryzują się siatką mikrospękań, pomimo dobrej adhezji do stalowego podłoża.

Słowa kluczowe

EN

electrodeposition; Ni-W coatings; citrate baths

PL

elektroosadzanie; powłoki Ni-W; kąpiele cytrynianowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 377--381
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Indyka A.

autor

Bełtowska-Lehman E.

autor

Bigos A.

autor

Tarkowski L.

autor

Kot M.

autor

Morgiel J.

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

Bibliografia

• [1] Landolt D.: Electrodeposition science and technology in the last quarter of the twentieth century. Journal of The Electrochemical Society 149 (2002) S9-S20.
• [2] Brooman E. W.: Corrosion performance of environmentally acceptable alternatives to cadmium and chromium coatings: Chromium – Part I. Metal Finishing 98 (2000) 38-43.
• [3] Li G., Niu L., Jiang Q., Jiang Z., Lian J.: Electroless Ni-P deposition on magnesium alloy from a sulfate bath. Journal of Wuhan University of Technology-Materials 23 (2008) 60-64.
• [4] Massalski T. B.: Binary alloy phase diagrams. ASM International, The Materials Information Society, USA (1990).
• [5] Vasko A. T.: Electrochemistry of tungsten and molybdenum. Naukowa Dumka, Kiev (1977).
• [6] Brenner A.: Electrodeposition of Alloys. Academic Press, New York, London (1963).
• [7] Bratoeva M., Atanassov N.: Nickel-tungsten alloy electrodeposition from a sulfamate electrolyte. Metal Finishing 96 (6) (1998) 92-99.
• [8] Obradovic M. D., Stevanovic R. M., Despic A. R.: Electrochemical deposition of Ni-W alloys from ammonia-citrate electrolyte. Journal of Electroanalytical Chemistry 552 (2003) 185-196.
• [9] Cesiulis H., Baltutiene A., Donten M., Donten M. L., Stojek Z.: Increase in rate of electrodeposition and in Ni(II) concentration in the bath as a way to control grain size of amorphous/nanocrystalline Ni-W alloys. Journal of Solid State Electrochemistry 6 (2002) 237-244.
• [10] Yamasaki T., Schlossmacher P., Ehrlich K., Ogino Y.: Formation of amorphous electrodeposited Ni-W alloys and their nanocrystallization. Nano- Structured Materials 10 (1998) 375-388.
• [11] Pushpavanam M., Balakrishnan K.: Zinc-nickel alloy deposition in the presence of citrate ions. Journal of Applied Electrochemistry 26 (1996) 1065-1069.
• [12] Bełtowska-Lehman E., Indyka P.: Characterization of Ni-Mo electrodeposition process. Physico-Chemical Mechanics of Materials 7 (2008) 326- 330.
• [13] Greenwood N. N., Earnshaw A.: Chemistry of the Elements. Pergamon Press, Elmsford, NY (1984).
• [14] Younes-Metzler O., Zhu L., Gileadi E.: The anomalous codeposition of tungsten in the presence of nickel. Electrochimica Acta 48 (2003) 2551-2562.
• [15] Ogura K., Enaka Y., Yosino T.: The electroreduction of molybdenum(VI) complex with tartrate ion in a neutral solution. Electrochimica Acta 22 (1977) 509-512.
• [16] Bełtowska-Lehman E., Ozga P.: Effect of complexes formation on the diffusion coefficient of Cu(II) in citrate solution containing Ni(II) and Mo(VI). Electrochimica Acta 43 (1998) 617- 629.
• [17] Yagi S., Kawakami A., Murase K., Awakura Y.: Ni-Mo alloying of nickel surface by alternating pulsed electrolysis using molybdenum (VI) baths. Electrochimica Acta 52 (2007) 6041-6051.
• [18] Rocchini G.: A theoretical study of the influence of the ohmic drop on polarization curves. Corrosion Science 38 (1996) 655-668.
• [19] Younes O., Zhu L., Rosenberg Y., Shacham-Diamand Y., Gileadi E., Electroplating of amorphous thin films of tungsten/nickel alloys. Langmuir 17 (2001) 8270-8275.
• [20] Guinier A.: X-ray diffraction in crystals, imperfect crystals and amorphous bodies. W. H. Freeman and Co., San Francisco (1963).