معرفی پوشش آلیاژی نیکل-روی-فسفر الکترولس

: مقالات علمی; بازدید: 1115

معرفی پوشش آلیاژی نیکل-روی-فسفر الکترولس
Introduction of electroless deposition for nickel –zinc–phosphorous alloys

با توجه به مقاومت در برابر خوردگی بالا، کادمیوم به طور گسترده به عنوان یک لایه محافظ ضد خوردگی برای اجزای فولاد مورد استفاده در صنایع و تجهیزات مربوط به تولید انرژی، حمل و نقل، تولید تجهیزات شیمیایی، سازه های فلزی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، به دلیل سمی بودن فلز کادمیوم و نمک های مربوطه آن و همچنین آزاد شدن مقدار زیادی هیدروژن طی فرایند آبکاری کادمیوم که باعث ایجاد آسیب های ناشی از شکنندگی اسید می شود (تردی هیدروژنی)، استفاده از این فلز چندان مناسب نیست. برای محافظت در برابر خوردگی پایه های فولادی، پوششهای آلیاژی Zn-Ni را می توان به عنوان جایگزین مناسب برای پوشش Cd در نظر گرفت.	Due to high corrosion resistance, cadmium is used extensively as an anticorrosive protection layer for steel components used in energetics, transportation, chemical equipment production, metallic constructions, and so forth. However, cadmium plating presents major inconvenients due to metal toxicity and used salts as well as simultaneous discharge of hydrogen ions during the cadmiation process, making cadmiated parts susceptible of acid brittleness [1]. Zn–Ni alloys are considered as possible replacement for Cd coatings for corrosion protection of steel substrates[2].
تکنولوژی فعلی برای پوشش ‏Zn-Ni‏ شامل پوشش های قلیایی و اسیدی می باشد. ویژگی های پوشش ‏آلیاژی ‏Zn-Ni‏ در مقایسه با روی معمولی، دارای مزایایی از قبیل مقاومت در برابر خوردگی و داشتن ‏رسوبات (پوشش) سخت تری است. همچنین، حضور نیکل، عامل مقاوم به خوردگی خوبی برای پوشش می ‏شود. با این وجود، آبکاری این چنین آلیاژهایی عموما به روش ترسیب دوتایی کم است و نتیجتا باعث ‏افزایش مقدار ‏Zn‏ در رسوب نهایی می شود. با توجه به مقدار بالای روی در پوشش، این آلیاژها ‏الکترونگاتیوتر از کادمیم هستند و از اینرو در هر محیط خورندهای سریعا حل می شوند. ترکیب نیکل معمولی ‏در آلیاژ ‏Zn-Ni 10-15٪‎‏ است و هرگونه افزایش بیشتر در ترکیب نیکل بر اساس استفاده از نسبت ‏Ni / Zn‏ ‏بالاتر از حد پیش بینی در حمام است. تلاش برای کاهش ناهماهنگی در مورد آلیاژهای ‏Zn-Ni، تلاشهایی از ‏قبیل وارد کردن گونه های بی اثر در حمام و یا ایجاد آلیاژهای سه تایی انجام شده است. ژو و ‏کییف اثر افزودن قلع را بر روی رسوب غیرمستقیم آلیاژ ‏Zn-Ni‏ بررسی کرده اند. نسبت نیکل با اضافه ‏کردن مقدار کمی قلع از 6 تا 8 درصد افزایش یافته است. با این حال، مشاهده شده است که افزایش مقدار ‏کمی نیکل در آلیاژ ویژگی های سد شوندگی ‏Zn-Ni‏ را بهبود نمی بخشد.‏	The current technology available for Zn–Ni plating includes both alkaline and acid plating. ‎Deposit characteristics of Zn–Ni as compared to the conventional zinc include benefits of ‎extended corrosion resistance and significantly harder deposits. Also, the presence of nickel ‎imparts a good barrier resistance to the coating. However, the electrodeposition of such alloys is ‎anomalous in nature, with the co-deposition resulting in a higher amount of Zn in the final ‎deposit. Due to the high zinc content in the deposit, these alloys are more electronegative ‎than cadmium and hence dissolve rapidly in any corrosive environments. Typical nickel ‎composition in the Zn–Ni alloy is 10–15%,and any further increase in nickel composition is based ‎on using a higher-than-predicted Ni/Zn ratio in the bat‎‏.‏‎ Attempts were made to decrease the ‎anomaly in case of Zn–Ni alloys by either introducing inert species in the bath or by developing a ‎ternary alloy. Zhou[] and Keefe []have studied the effect of tin additions on the ‎anomalous deposition of Zn–Ni alloy. The nickel ratio increased from 6 to 8% with the addition ‎of small amounts of tin. However, the observed small increase of Ni content in the alloy did not ‎improve the Zn–Ni barrier properties[2]‏.‏
در حال حاضر تقاضای مصرف کنندگان برای تولید پوشش های آلیاژیی سه تایی رو به افزایش است. برای این منظور با کمک عوامل کاهنده ای همچون هیپوفسفیت ها، بور، هیدرازین یا فرمالدهید، ممکن است به طور همزمان فلزات مختلف را در سیستم های سه گانه نوع Ni-Me-P یا Ni-Me-B، را کاهش داد (Me یک فلز دیگر علاوه بر Ni را نشان می دهد). با این وجود، برای تولید موفق فیلم های آلیاژی سه تایی، محدودیت هایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، در ابتدا نیکل باید قادر به ترسیب کاتالیستی باشد. در مرحله دوم، کاهش فلز دوم که در آلیاژ شرکت دارد، باید به خواص کاتالیزوری آن در ارتباط با فرایند کاهش وابسته باشد. تعدادی از فلزات را می توان به پوشش های آلیاژی اضافه کرد، به شرطی که آنها به راحتی قادر به کاهش یافتن باشند و حتی اگر خواص کاتالیزوری مربوط به فرایند کاهش را ندارند در مقابل کاتالیست های سمی هم نباشند (باعث مسمومیت کاتالیست نشوند). در مواردی که احیای فلز دشوار است، غلظت آن در آلیاژ نمیتواند به مقادیر بالا برسد (به عنوان مثالNi-Cr-P ). فلزاتی که سمهای کاتالیستی هستند و بطور فعال سرعت احیای نیکل را به طور فعال کاهش می دهند می توانند تا حدی که مانع قطع شدن رسوب دهی نشوند (غیر فعال شدن فعال) به وان اضافه شوند (بعنوان مثال Ni-Sn-P).	There is at present an increased demand for the production of coatings of ternary alloys. With the help of hypophosphites, boron reducting agents, hydrazine, or formaldehyde, it is possible to achieve the simultaneous reduction of different metals in ternary systems of the type Ni-Me-P or Ni-Me-B, where Me represents another metal. There are limitations, however, to the successful production of ternary alloy films. Thus, for instance, in the first place nickel must be capable of being catalytically deposited. In the second place the reduction of the second metal which participates in the alloy must be dependent on its catalytic properties in relation to the reduction process. Quite a number of metals can be incorporated into alloy coatings provided they can easily be reduced and are not catalyst poisons, even if they do not possess the relevant catalytic properties in relation to the reduction process. In cases where the metal is difficult to reduce, its concentration in the alloy cannot reach high values (e.g., Ni-Cr-P) (1). Metals which are catalyst poisons and which actively slow down the reduction of Ni can be incorporated to an extent that will not interrupt the deposition (e.g., Ni-Sn-P) [3].
آبکاری آلیاژهای Ni ± Zn در طی دهه گذشته برای بسیاری از کاربردها مانند حفاظت از خوردگی فولاد در وسایل نقلیه بسیار مورد توجه بوده است. اخیرا نشان داده شده است که افزودن فسفر، بعنوان یک عنصر غیر فلزی در این آلیاژها می تواند ریزساختار آنها را در طول فرایند آبکاری تغییر دهد و مقاومت به خوردگی آنها را بهبود بخشد. با این حال، مطالعه الکتروشیمیایی آلیاژهای Ni ± Zn ± P تاکنون کامل نشده است. در سایر تحقیقات [8، 9] به ترسیب این آلیاژها با هیپوفسفیت به عنوان کاتالیزور و منبع فسفر در رسوب توجه شده است، زیرا فرایند الکترولس از طریق غوطه وری ساده قطعه در محلول وان آبکاری می تواند منجر به ایجاد یک لایه پوشش یکنواخت شود. این آلیاژها به عنوان پوشش محافظ مربوط به صنعت خودرو هستند.	Electrodeposition of Ni±Zn alloys has attracted much interest over the past decade for many applications such as the corrosion protection of steel in vehicles. Recently, it was shown that the inclusion of phosphorus, a nonmetallic element, in these alloys can modify their microstructure during electrodeposition and improve their corrosion resistance. However, the electrochemical study of Ni±Zn±P alloys has still not been completely developed. Other investigations have been devoted to the electroless deposition of these alloys with hypophosphite as reducer and as source of phosphorus in the deposit, because it can be applied as a uniform layer by simple immersion in the plating solution. These alloys are of relevance to the automobile industry as protective coatings [4].
این مهمترین دلیلی است که چرا در دهه های اخیر مطالعات گسترده ای جهت آبکاری آلیاژی نیکل با غلظت بالا(70-90٪) و روی با غلظت (25-25٪) انجام شده است. در این غلظت های عنصری، اگر چه فیلم نازک پوشیده شده دارای خواص ضد خوردگی عالی است، اما نمی توان از آن به عنوان یک پوشش فدا شونده برای قطعات فولادی استفاده کرد.	These are the main reasons why, in the last decades, intense studies develops normally, obtaining high concentrations of 70–90% nickel and zinc concentrations of 10–25% in the cathodic deposit. At these elemental concentrations, although the deposited thin film exhibits excellent anticorrosive properties, it cannot be used as a sacrificial coating for steel parts[1].
فیلم نازک Zn-Ni-P، حاصل از فرایند الکترولس به عنوان یک فیلم محافظ بر روی یک لایه فداشونده Zn گالوانیزه یا یا نیکل-روی در یک پوشش محافظ چند جزئی بر روی فولاد استفاده می شود. مزیت این فیلم محافظ، کاهش پتانسیل الکتروشیمیایی با فولاد زیر لایه (فولاد بعنوان بستر یا فلز پایه) خواهد بود.	Electroless-deposited thin Zn–Ni–P film has been used as a barrier film on a galvanic Zn or Ni–Zn sacrificial layer in a multicomponent corrosion protective coatings on steel. The advantage of this barrier film would be a reduced electrochemical potential difference with the underlying steel [5].
مراجع 1- Constantin, I. (2014). Microstructural Characterization and Corrosion Behavior of Electroless Ni-Zn-P Thin Films. Journal of Metallurgy, 2014. 2- Veeraraghavan, B., Kim, H., & Popov, B. (2004). Optimization of electroless Ni–Zn–P deposition process: experimental study and mathematical modeling. Electrochimica acta, 49(19), 3143-3154. 3- Schlesinger, M., Meng, X., & Snyder, D. D. (1990). Electroless Ni-Zn-P films. J. Electrochem. Soc, 137(6), 1858-1859. 4- Bouanani, M., Cherkaoui, F., Cherkaoui, M., Belcadi, S., Fratesi, R., & Roventi, G. (1999). Ni–Zn–P alloy deposition from sulfate bath: inhibitory effect of zinc. Journal of applied electrochemistry, 29(10), 1171-1176. 5- Abdel Hamid, Z., Ghanem, W. A., & Abo El Enin, S. A. (2005). Process aspects of electroless deposition for nickel–zinc–phosphorous alloys. Surface and interface analysis, 37(10), 792-796.
تهیه شده در واحد پژوهش و گسترش جلاپردازان پرشیا (JP) فروردین 96	Prepared by research and development unit of jalapardazan (JP) April 2018

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

نویسنده این مطلب

محقق واحد پژوهش و گسترش

گرد آوری و ترجمه و تدوین :

دانش آموخته دکتری شیمی آلی- مهندسی پلیمر

دانشگاه شهید مدنی آذربایجان-دانشگاه صنعتی سهند، تبریز- ایران

دانش آموخته کارشناسی ارشد شیمی آلی

دانشگاه الزهرا (س)-تهران-ایران

دانش آموخته کارشناسی شیمی کاربردی

دانشگاه تبریز، تبریز- ایران

Dr. M.J

Phd graduated, Organic chemistry- Polymer Engineering

Azarbiaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran- Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

M. Sc., Organic chemistry

Alzahra university, Tehran, Iran

B. Sc., Applied chemistry

Tabriz university, Tabriz, Iran

مقالات دیگر این نویسنده

Rating:

( 0 Rating )

شنبه تا پنجشنبه : 17 - 8

تهران - شهرک صنعتی باباسلمان

مقالات علمی فرآیندهای آبکاری