بررسی تاثیر افزودن سولفات مس بر خواص و مقاومت به خوردگی پوشش الکترولس نیکل-فسفر
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینآرمین فرشود 1 , کامران امینی 2 , امیرحسین امامی 3
1 - کارشناس ارشد ،مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 - دانشیار، دانشکده مکانیک، واحد تیران، دانشگاه آزاداسلامی، تیران ،ایران
2-دانشیار، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
3 - استادیار ، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
کلید واژه: مورفولوژی, خوردگی, ریز ساختار, الکترولس نیکل – فسفر, سولفات مس,
چکیده مقاله :
این پژوهش، به بررسی تأثیر افزودن سولفات مس بر خواص و مقاومت به خوردگی پوشش الکترولس نیکل – فسفر ایجاد شده بر روی زیرلایه آلومینیوم پرداخته است. به این منظور، ابتدا، نمونه‌های تهیه شده پس از آماده سازی سطحی با افزودن غلظت‌های متفاوت سولفات مس (2/0 تا 1 گرم بر لیتر) به حمام الکترولس نیکل- فسفر، پوشش داده شدند. جهت بررسی تغییرات ساختار پوشش با غلظت‌های متفاوت سولفات مس، از آنالیز پراش پرتو ایکس XRD استفاده شد. هم‌چنین جهت بررسی مورفولوژی سطح نمونه‌ها از میکروسکوپ نوری و نیز جهت بررسی سطح مقطع و ترکیب شیمیایی پوشش‌های ایجاد شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS استفاده شد. سختی نمونه‌ها نیز در مقیاس میکرو به روش ویکرز اندازه گیری شد. مطالعات مربوط به مقاومت خوردگی پوشش‌ها توسط آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول NaCl%5/3 انجام گرفت. نتایج آزمون‌ها نشان داد که افزایش میزان سولفات مس به حمام پوشش دهی الکترولس نیکل- فسفر سبب افزایش ثبات حمام، کاهش نرخ رسوب، تغییر مورفولوژی، کریستاله شدن پوشش و کاهش قابل توجه سختی گردید. هم‌چنین مقاومت به خوردگی پوشش‌های الکترولس نیکل- فسفر در حضور مس در اثر کاهش تخلخل پوشش به همراه توزیع یکنواخت فسفر در ساختار و ایجاد حالت پاسیو، افزایش یافت.
In this study, the effects of adding copper sulfate on the properties and corrosion resistance of electroless coating of nickel - phosphorus on aluminum substrates has been investigated. Samples after surface preparation were coated with adding different concentrations of copper sulfate (0.2 to 1 gram per liter) in nickel-phosphorus electroless baths. To examine the coating structure changes with different concentrations of copper sulfate, X-ray diffraction(XRD) was used. In order to evaluate the morphology of the surface , the optical microscope was used and to study the chemical composition and cross-section, the scanning electron microscope equipped with EDS analyzer was used. Vickers hardness was measured using the micro-scale. The corrosion resistance studies were carried out using Tafel polarization test in a solution of % 3/5 NaCl. Test results showed that increasing the amount of copper sulfate in electroless nickel-phosphorus plating bath increases the bath stability and reduce the deposition rate, morphology changes and crystallization of coverage and significant reduction in hardnes were resulted.also corrosion resistance of Electroless nickel-phosphorus coating significantly increased In the presence of copper , due to Reduce porosity and the passire state which was resulted.
1- W. Riedel, Electroless Nickel Plating, ASM International, Ohio, 1991.
2- R.C. Agarwala, and V. Agarwala, "Electroless alloy/composite coatings: A review", Sadhana, Vol. 28 (3-4), pp. 475-493, 2003.
3- S. Ranganatha , T. Venkatesha, and K. Vathsala, "Development of electroless Ni–Zn–P/nano-TiO2 composite coatings and their properties", Applied Surface Science,Vol. 256(24), pp. 7377-7383, 2010.
4- M. Novak, D. Vojtech, and T. Vitu, "Influence of heat treatment on tribological properties of electroless Ni–P and Ni–P–Al2O3 coatings on Al–Si casting alloy", Applied Surface Science, Vol. 256(9), pp. 2956-2960,2010.
5- G.O. Mallory and J.B. Hajdu, Electroless Plating-Fundamentals and Applications, reprint ed. AESF, New York, 2002.
6- J.N. Balaraju, V. EzhilSelvi, V.K. William Grips and K.S. Raja, “Electrochemical studies
on electroless ternary an quaternary Ni–P based alloys”, Electrochim. Acta, Vol. 52, pp. 1064–1074, 2006.
7- G. Jiaqiang, W. Yating, L. Lei, S. Bin and H. Wenbin, “Crystallization temperature of amorphous electroless nickel–phosphorus alloys”, Materials Letters, Vol. 59, pp.1665–1669, 2005.
8- R. Weil and K. Parker, “Electroless plating: Fundamentals and applications”, (ed. G. Mallory et al.), Vol. 1110 AESF, 1990.
9-Y. Huang, K. Shi, Z. Liao, Y. Wang, L. Wang and F. Zhu, "Studies of electroless Ni–Co–P ternary alloy on glass fibers", Materials letters, Vol. 61(8), pp.1742-1746, 2007.
10-V. K. Bulasara, Ch. S. N. Mahesh Babu and R. Uppaluri, "Effect of surfactants on the performance of electroless plating baths for nickel-ceramic composite membrane fabrication", Surface Engineering, Vol. 28, pp. 44-48, 2012.
11- B. H. Chen, L. Hong, Y. Ma and T. M. Ko, "Effect of Surfactants in an Electroless Nickel Plating Bath on the Properties of Ni-P Alloy Deposits", Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol. 41, pp. 2668-2678, 2002.
12- H. G. Ying, M. Yan, T. Y. Ma and L. Q. Yu, " Effects of NH4F on the deposition rate and buffering capability of electroless Ni–P plating solution ", Surface and Coatings Technology, Vol. 202, pp. 217-221, 2007.
13- M. Yan, H. G. Ying, T. Y. Ma and W. Luo, "Effects of Yb3+ on the corrosion resistance and deposition rate of electroless Ni–P deposits ", Applied Surface Science, Vol. 255, pp. 2176-2179, 2008.
14 - م.تاج بخش و م. فرهادی نیا ، " بررسی تاثیر مواد پایدارکننده و فعال‌کننده سطحی بر مورفولوژی و سختی پوشش کامپوزیتی الکترولس Ni-P/nano TiO2 " فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین ، دوره 5 ، شماره 19 ، صفحه 9-22 ، بهار 1394.
15- م.تاج بخش و م. فرهادی نیا ، " ایجاد پوشش کامپوزیتی Ni-P/nanoPTFE به روش الکترولس و بررسی خواص آن " فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین ، دوره 6 ، شماره 21 ، صفحه 61-72 ، پاییز 1394.
16- P. Atkins and J. Paula: ‘Physical Chemistry’, 8th ed., NewYork, Oxford University Press, 2006.
17- Z. Xie, G. Yu, B. Hu, X. Lei, T. Li and J. Zhang, " Effects of (NH4)2SO4 on the characteristics of the deposits and properties of an electroless Ni–P plating solution", Applied Surface Science, Vol. 257, pp. 5025-5031, 2011.
18- S. Armyanov, J. Georgieva and D. Tachev, Electroless of Ni–Cu–P alloys in acidicsolutions, Electrochem. Solid State Lett, Vol. 2, pp.323–325, 1999.
19- K.G. Keong, W. Sha, and S. Malinov, “Hardness Evolution of Electroless Nickel-Phosphorus Deposits with Thermal Processing”, Surface and Coatings Technology, Vol. 168, No. 2-3, pp. 263-274, 2003.
20- J.N. Balaraju and K.S. Rajam, Electroless deposition of Ni–Cu–P, Ni–W–P and Ni–W–Cu–P alloys, Surf. Coat. Technol, Vol. 195,pp 154–161, 2005
21- J. Liua and X. Wanga, “Effect of copper content on the properties of electroless Ni–Cu–Pcoatings prepared on magnesium alloys”, Surface Science, Vol. 356, pp 289–293 , 2015
22- W.J. Tomlinson and J.P. Mayor, “Formation, Microstructure, Surface Roughness, and Porosity of Electroless Nickel Coatings”, Surface Engineering, Vol. 4(3), pp. 235, 1988.
23- L.L. Zhong and C.C. Liu, “Electroless nickel–phosphorous coatings with highthermal stability”, US Patent 6410104 ,June 25, 2002.
24- T. C. Wen and M. G. Wei, "Electrocrystallization of PbO2 deposits in the presence of additives", Journal of Electrochemical Society, Vol. 137, pp. 2700-2702, 1990.
25- H. Ashassi-Sorkhabi, and S.H. Rafizadeh, "Effect of coating time and heat treatment on structures and corrosion characteristics of electroless Ni–P alloy deposits", Surface and Coatings Technology, Vol. 176(3) , pp. 318-326, 2004.
26- J. Flis, and D. Duquette, "Effect of phosphorus on anodic dissolution and passivation of nickel in near-neutral solutions", Corrosion, Vol. 41(12), pp. 700-706, 1985.
27- G.C. Liu, L.J. Yang, L. Wang, S.L. Wang, C.Y. Liu and J. Wang, “Corrosion behavior ofelectroless deposited Ni–Cu–P coating in flue gas condensate”, Surf. Coat.Technol. Vol. 204 , pp. 3382–3386. 2010
28- M. Cisse, M. Abouchane, T. Anik, K. Himm, R.A. Belakhmima, M.E. Touhami, R.Touir and A. Amiar, “Corrosion resistance of electroless Ni–Cu–P ternary alloycoatings in acidic and neutral corrosive mediums” , Int. J. Corrosion, pp. 1–9, 2010.
29- A. Fattah-alhosseini; B. Izadi and M. Asadi Asadabad , “Evaluation of corrosion behaviour on Mn-Cr austenitic steels using 0.1 M HCl solution” Journal of Advanced Materials and Processing , Vol. 2(2), pp. 21-30, Spring 2014.
30- A. chami and B. Nasiri-Tabrizi, “Effect of heating rate on morphological features of oxidized electrolessnickel–boron coatings” Journal of Advanced Materials and Processing, Vol. 3(3), pp 61-70, Summer 2015.