Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrochemical deposition of tin-zinc alloys from citrate solutions

Kazimierczak H., Jałowiec A., Ozga P., Kowalik R.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

290--294

EN

Electroplated tin-zinc alloy layers are especially interesting materials because they can be used both as a solder alloy and as anticorrosive coatings. There is currently a great interest in this type of coating, in relation to the need to eliminate tin-lead solders and anticorrosive cadmium and zinc coatings with a conversion layers based on hexavalent chromium, which were widely used but proved to be carcinogenic and highly toxic. The purpose of this work was to study the kinetics of co-reduction of tin and zinc and to determine the optimal ranges of electrodeposition parameters enabling the preparation of good quality coatings with various content of tin and zinc from non toxic citrate electrolytes. The Sn-Zn alloy layers were electrodeposited from stable aqueous citrate electrolytes of pH = 5. The coatings were deposited on steel substrates under galvanostatic conditions at room temperature, in a system with rotating disc electrode (RDE) to ensure constant controlled hydrodynamic conditions. The chemical composition of electrodeposits was characterised by the wavelength dispersive X-ray ﬁuorescence method (WDXRF). Observation of the microstructure was carried out using a light microscopy technique. The inﬂuence of current density, hydrodynamic conditions, electrolyte composition and charge transfer on the electrodeposition of Sn-Zn alloy was studied. Depending on these parameters, coatings with different composition and appearance can be obtained. It was proved that the electrodeposition of bright, shiny and highly adhesive Sn-Zn coatings on steel is possible from the studied citrate baths. The alloy layers containing from about 1 to 50 weight percent of Zn can be electrodeposited with high current efﬁciency, within the range from 80 to almost 100 percent.

PL

Warstwy stopowe Sn-Zn otrzymywane na drodze elektrolitycznej są interesującym materiałem, gdyż mogą być wykorzystane zarówno jako stopy lutownicze, jak i powłoki antykorozyjne. Obecnie duże zainteresowanie powłokami Sn-Zn jest związane z koniecznością eliminacji stopów cynowo-ołowiowych w procesach lutowniczych, a także antykorozyjnych powłok na bazie silnie toksycznego i rakotwórczego kadmu, jak również pokryć otrzymywanych z zastosowaniem sześciowartościowego chromu. Celem pracy było zbadanie kinetyki współosadzania cyny i cynku oraz wyznaczenie najlepszych warunków otrzymywania dobrej jakości powłok stopowych Sn-Zn o zróżnicowanej zawartości cyny i cynku z nietoksycznych kąpieli cytrynianowych. Elektroosadzanie powłok stopowych Sn-Zn prowadzono w wodnych roztworach cytrynianowych, o pH = 5. Powłoki osadzano w warunkach galwanostatycznych, na stalowych dyskach, w układzie z wirującą elektrodą dyskową (RDE), w temperaturze pokojowej. Skład chemiczny otrzymanych powłok badano przy użyciu spektrometru rengenoﬂuorescencyjnego z dyspersją długości fali (WDXRF). Mikrostrukturę scharakteryzowano przy użyciu mikroskopu optycznego. Określono wpływ: gęstości prądu, warunków hydrodynamicznych, składu elektrolitu oraz ładunku użytego w procesie elektroosadzania stopu na skład otrzymanych warstw stopowych oraz na wydajność prądową procesu. Udowodniono, że jest możliwe otrzymanie jasnych, błyszczących i dobrze przylegających do podłoża powłok stopowych Sn-Zn, zawierających od 1 do 50 procent wagowych cynku, z bardzo wysoką wydajnością prądową mieszczącą się w zakresie od 80 do 100 procent.

2

Electrodeposition and properties of nanocrystalline Ni-based alloys with refractory metal from citrate baths

Bigos A., Bełtowska-Lehman E., Indyka P., Szczerba M. J., Kot M., Grobelny M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

247-253

EN

The main aim of the present work was to determine the optimal conditions for electrodeposition of metallic Ni-Mo coatings of enhanced micromechanical properties. These alloys were electrodeposited on the ferritic steel substrate, under galvanostatic regime in a system with a rotating disk electrode (RDE), from an aqueous citrate complex solution containing nickel and molybdenum salts. The effect of the electrolyte solution pH (adjusted by sulphuric acid or ammonia) on the molybdenum content and on deposit quality as well as on the current efficiency of the electrodeposition process, has been studied. It was established that increase of bath pH is correlated with gradual increase of molybdenum content in deposits up to pH 7, where the maximum concentration of Mo(VI) electroactive citrate complex ions [MoO4(Cit)H]4- (Cit= C6H5O7-3 ) in plating bath was observed. In the selected bath of the optimum pH value, the effect of cathodic current density, as a crucial operating parameter which strongly controls the chemical composition and microstructure parameters (e.g. phase compositions, crystallite size), on the mechanical and tribological properties of the resulting coatings has been determined. It has been shown that - under all investigated current density range - crack-free, well adherent Ni-Mo coatings, characterized by microhardness of 6.5-7.8. GPa, were obtained. Alloys deposited at higher tested current densities (above 3.5 A/dm2) were characterized by compact and uniform microstructure, and thus had the highest wear and friction resistance.

PL

Głównym celem pracy było ustalenia optymalnych warunków procesu elektroosadzania metalicznych powłok Ni-Mo o podwyższonych właściwościach mikromechanicznych. Charakteryzowane stopy zostały osadzone na podłożu ze stali ferrytycznej, w warunkach galwanostatycznych, w modelowym układzie z wirujaca elektroda dyskowa (WED), z wodnych kompleksowych roztworów cytrynianowych zawierających sole niklu i molibdenu. Określono wpływ pH elektrolitu (regulowanego przez dodatek kwasu siarkowego lub amoniaku) na zawartość molibdenu w stopie, jakość osadów, jak również wydajnosc pradowa procesu elektroosadzania. Stwierdzono, że wzrost pH jest związany ze stopniowym zwiększaniem zawartości molibdenu w powłokach. Maksymalna zawartość molibdenu uzyskano w stopach wydzielonych z kąpieli galwanicznej o pH 7, gdzie jednocześnie zaobserwowano najwyższe stężenie cytrynianowych, elektroaktywnych kompleksów molibdenu typu [MoO4(Cit)H]4?-(Cit=C6H5O3-7 ). Dla wybranej kąpieli galwanicznej o optymalnym pH badano wpływ gęstości prądu katodowego (kluczowego parametru operacyjnego, kontrolującego między innymi skład chemiczny oraz mikrostrukturę, w tym skład fazowy i rozmiar krystalitów) na właściwości mechaniczne i tribologiczne wytworzonych powłok. Wykazano, że w całym analizowanym zakresie gęstości prądu, otrzymano powłoki Ni-Mo bez siatki mikropęknięć, o dobrej adhezji do stalowego podłoża, charakteryzujące się podwyższoną twardością w zakresie 6.5 do 7.8 GPa. Ponadto, powłoki osadzane przy wyższych gęstościach prądu (powyżej 3.5 A/dm2) odznaczają się zwartą i jednorodną mikrostrukturą, a tym samym najwyższą odpornością na zużycie przez tarcie.

3

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

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

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

377-381

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.

4

Phase structure and texture of electrodeposited InSn alloys on copper substrate

Ozga P., Świątek Z., Michalec M., Onderka B., Bonarski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

307-315

EN

The In-Sn alloys are interesting as the materials used in the lead-free interconnection technology and as the replacement materials for toxic cadmium layers. This work investi gated the indium-tin layers electrodeposited from the complex citrate solutions. The citrate electrolytic baths are especially attractive as the non-toxic baths for the electrodeposition of alloys. The depositions were conducted in various hydrodynamic conditions by means of the rotatin g disc electrode technique (RDE). It was observed that the applied potential, hydrodynamic conditions, pH, composition of solution and additional organic compounds have a strong effect on the chemical composition, the phase structure and the texture of the electrodeposited layers. The phase equilibria in the Cu-In-Sn ternary system were calculated and the isopleths of the phase diagram were presented. The X-ray structural investigations of the thermal stability of the deposits on the copper substrate were carried out in the temperature range from 25 to 400°C.

PL

Stopy In-Sn są interesujące jako materiały dla technologii połączeń bezołowiowych oraz jako materiały zastępujące toksyczne warstwy kadmowe. W pracy badano warstwy indowo-cynowe osadzone z kompleksowych roztworów cytrynianowych. Kąpiele cytrynianowe są szczególnie atrakcyjne jako nietoksyczne kąpiele dla elektrolitycznego osadzania stopów. Osadzanie prowadzono w różnych warunkach hydrodynamicznych przy zastosowaniu wirującej elektrody dyskowej (WED). Stosowany potencjał, warunki hydrodynamiczne, pH, skład rorzworu i dodatki składników organicznych miały silny wpływ na skład chemiczny, strukturę fazową i teksturę osadzonych warstw. Obliczono równowagi fazowe w układzie Cu-In-Sn i przedstawiono izoplety diagramu fazowego. W zakresie 25 do 400°C przeprowadzono badania termicznej stabilności osadów na podkładzie miedzianym przy zastosowaniu strukturalnej analizy rentgenowskiej.

5

Electrodeposition and characterisation of thin magnetic Ni-Fe films on copper substrates

Bełtowska-Lehman E., Indyka P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

97-101

EN

In the present work, conditions for the Ni-Fe alloy electrodeposition on polycrystalline copper substrates from weakly acid sulphate-citrate electrolytes have been developed. Total and partial polarization curves for the deposition of nickel and iron separately as well as for their codeposition under controlled hydrodynamic conditions were determined. It has been established that Ni-Fe deposition process is mainly controlled by the mass transfer of the Fe(II) species towards the electrode. The chemical composition of such electrochemically produced films varies with their thickness, which significantly affects their physical properties. The change in coercive force of films as a function of thickness has been investigated and discussed, taking into account the influence of the chemical composition gradient of Ni-Fe alloy.

PL

Praca przedstawia wyniki badań poświęconych procesowi elektroosadzania, na podłożu z polikrystalicznej miedzi, warstw stopów dwuskładnikowych Ni-Fe ze słabo kwaśnych kąpieli siarczanowo-cytrynianowych. Określono, dla stałych i kontrolowanych warunków hydrodynamicznych, całkowite oraz parcjalne krzywe polaryzacji katodowej dla procesu indywidualnego osadzania niklu i żelaza oraz dla ich wspótwydzielania. Ustalono, że proces elektroosadzania stopu Ni-Fe kontrolowany jest głównie ograniczeniem dyfuzyjnym reakcji elektroredukcji jonów Fe(II). Skład chemiczny uzyskanych warstw zmienia się z ich grubością, co znacznie wpłwa na ich właściwości fizyczne. Określono i przedyskutowano zmiany siły koercji warstw Ni-Fe w funkcji grubości, uwzględniając występujący w nich gradient składu.