Influence of Parameters of Electrodeposition Zn – Ni Coatings on thier Structure and Composition

• Autorzy: Nawrat G. , Piotrowski J. , Maciej A. , Simka W. , Nieużyła Ł.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów elektroosadzania powłoki Zn – Ni na ich strukturę i skład chemiczny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Coatings which are anodic covers have had great significance in anticorrosion protection of steel and they are commonly used for a long time. Because of relatively Iow price of zinc, it's the most widespread metal protecting steel elements from corrosion. However, in some cases, for the sake of rugged conditions of exploitation, application of zinc coatings is limited, e.g. in automotive and aircraft industry. So far in that instances, they are substituted with success by the cadmium layers, which are characterized by good anticorrosive properties. But due to their toxic peculiarities there exists the tendency to replace them by alloy coatings, e.g. Ni - Zn [1]. Electrodepositing of zinc- nickel alloy coatings can be realized both by using alkaline or acid baths. As soon the largest significance found slightly acid chloride baths and minor sulfuric baths. The coatings deposited from acid baths exhibit the greatest anticorrosion resistance in the rangę of 10 - 15% of nickel in the alloy. Application of alkaline baths permit to receive layer with similar corrosion resistance, but with lower content of Ni (6 - 10%) [2, 3]. It was also found that the coatings exhibit several times better anticorrosive properties than pure zinc layers. [4]. However, during corrosion process zinc undergo preferential digestion, what causing enrichment the layer with nickel, what in conseąuence lead to increasing corrosion potential in the direction morę positive values [2]. In this paper the investigations of electrodeposition of Zn - Ni alloy layers from chloride baths on common steel St3S substrate were presented. The influence of bath composition and cathodic current density on the chemical composition and structure obtained coatings was determinated. The Zn - Ni layers were put to the microhardness tests and corrosion resistance examinations in 5% NaCl solution. There was found that content of alloy-creating metal ions in bath and their mutual molar ratio considerably influence on surface morphology of obtained coatings, effect of used current density is smaller. The content of Ni in layer increases with decreasing of [Zn2+]/[Ni2+] ratio in the bath. The hardness of obtained alloy layers is considerably higher that hardness of the substrate (St3S steel) and distinctly depends on amount of nickel in the layer. It was also found that in the rangę of 13 - 16% at. of nickel content in alloy the best corrosion resistance of layer was obtained.

PL

W ochronie antykorozyjnej stali od dawna bardzo duże znaczenie mają powłoki stanowiące zabezpieczenie o charakterze anodowym. Ze względu na relatywnie niską cenę cynku, jest on najbardziej rozpowszechnionym metalem zabezpieczającym elementy stalowe przed korozją. Jednak w niektórych przypadkach, ze względu na trudne warunki pracy, stosowanie powłok cynkowych jest ograniczone, np. w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Dotychczas w takich przypadkach z sukcesem zastępowały je powłoki kadmowe, które charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami antykorozyjnymi. Jednak ze względu na ich toksyczne właściwości istnieje tendencja do zastępowania ich powłokami stopowymi, np. Zn - Ni [1]. Elektrolityczne osadzanie powłok stopowych cynk - nikiel można realizować zarówno przy użyciu kąpieli alkalicznych, jak i kwaśnych. Jak dotąd największe znaczenie znajdują słabokwaśne kąpiele chlorkowe oraz w mniejszym stopniu siarczanowe. Powłoki osadzane z kąpieli kwaśnych wykazują największą odporność na korozję przy zawartości niklu od 10 do 15 %. Zastosowanie kąpieli alkalicznych pozwala na otrzymanie powłok o podobnej odporności korozyjnej, jednak o mniejszej zawartości Ni (6 - 10 %) [2, 3]. Stwierdzono również, że powłoki tego typu wykazują kilkukrotnie lepsze właściwości antykorozyjne w stosunku do powłok cynkowych [4]. Podczas przebiegu procesu korozji powłoki cynk ulega jednak preferencyjnemu roztwarzaniu, powodując wzbogacanie powłoki w nikiel, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu potencjału korozyjnego w kierunku wartości dodatnich [2]. W pracy przedstawiono badania procesu elektroosadzania powłok stopowych cynk - nikiel z kąpieli chlorkowych na stali niestopowej St3S. Określono wpływ składu kąpieli oraz katodowej gęstości prądu na skład chemiczny i strukturę otrzymanych powłok. Powłoki Zn - Ni poddano badaniom mikrotwardości oraz odporności korozyjnej w 5% roztworze NaCl. Stwierdzono, że zawartość jonów metali powłokotwórczych w kąpieli oraz ich wzajemny stosunek molowy istotnie wpływa na morfologię powierzchni powstałej powłoki, mniejszą rolę odgrywa zaś zastosowana gęstość prądu. Zawartość Ni w powłoce wzrasta wraz ze zmniejszeniem stosunku [Zn2+]/[Ni2+] w kąpieli. Twardość powstałych powłok stopowych jest zdecydowanie większa od twardości podłoża (stali St3S) i wyraźnie zależy od zawartości niklu w powłoce. Stwierdzono, że przy zawartości 13 - 16% at. niklu w stopie uzyskuje się najlepszą odporność powłok na korozję.

Słowa kluczowe

EN

electrodeposition; alloy coatings; Zn-Ni alloys; SEM; EDS

PL

elektroosadzanie; powłoki; stopy Zn-Ni; SEM; EDS

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 1
• Strony: 255--262
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nawrat G.

autor

Piotrowski J.

autor

Maciej A.

autor

Simka W.

autor

Nieużyła Ł.

Bibliografia

• [1] M. Soares, C. Souza, S. Kuri, Mater. Sci. Eng. 402, 16 (2005).
• [2] M. Ablu-Krisha, R. Assai, A. Toghan, J. Solid State Elect. 11, 244 (2007).
• [3] D. Crolly, Met. Finish. 9, 54 (1996).
• [4] H. Lee, S. Kim, Surf. Coat. Tech. 135, 69 (2000).
• [5] A. Petrauskas, L. Grinceviciene, A. Cesuniene, R. Juskenas, Electrochim. Acta 50, 1189 (2005).
• [6] R. Fratesi, G. Roventi, Surf. Coat. Tech. 82, 158 (1996).
• [7] M. Heydarzadeh Sohi, M. Jalali, J. Mater. Process. Tech. 138, 63 (2003).
• [8] T. Tsuru, S. Kobayashi, T. Akiyama, H. Fukushima, S. Gogia, R. Kammel, J. Appl. Electrochem. 27, 209 (1997).
• [9] D. E. Hall, Piat Surf. Finish. 70, 59 (1983).
• [10] P. Ozga, E. Bielańska, Mater. Chem. Phys. 81, 562 (2003).
• [11] A. Brenner, Electrodeposition of Alloys 2, Academic Press, New York; 194 (1963).