erf

ختاثیر سورفکتانت ها بر رفتار حمامNi - P و ایجاد پوشش‌های کامپوزیتی الکترولسNi - P -TiC

کاره‌ای مهم: ویژگی‌های حمام Ni - P با استفاده از سه نوع سورفاکتانت مورد بررسی قرار می‌گیرند. خواص Wetting حمام Ni - P در tic، فولاد W۳۰۲ و پوشش Ni - P تعیین می‌شوند. پتانسیل سنجی و اندازه ذرات of های Ni - P - tic اندازه‌گیری می‌شوند. پوشش‌های مرکب Ni - P - tic با موفقیت ایجاد شدند. مقدار of که در پوشش گنجانده شده برای هر یک از study مطالعه حاضر یک بررسی سیستماتیک در مورد تاثیر سه نوع سورفکتانت آنیونی (آنیونی: sdbs، کاتیونی: CTAB و غیر یونی: PVP)بر رفتار پوشش‌های الکترولس Ni - P حاوی نانو ذره، و تشکیل پوشش کامپوزیتی Ni - P - tic است. تاثیر سورفکتانت ها را می توان در پدیده سطحی، به عبارت دیگر wetting و رفتار electrokinetic در طول شکل‌گیری پوشش مشاهده کرد. خواص wetting حمام پوشش با استفاده از روش قطره چسبیده مورد بررسی قرار گرفت که نشان‌دهنده بهبود مرطوب در هر سه زیر لایه (لایه‌های فولاد W۳۰۲، tic، Ni - P)در مورد سورفکتانت آنیونی و کاتیونی بود. اندازه‌گیری پتانسیل سنجی نشان‌دهنده کاهش پایداری در حمام Ni - P در مقایسه با محیط آب مقطر است که منجر به تجمع ذرات tic می‌شود. تجمع ذرات با اندازه ذرات کم‌تر از ۱۰۰ نانومتر توسط هر سه نوع سورفکتانت (۱ گرم بر لیتر)در آب مقطر به دست آمد؛ با این حال تنها آگلومره های بزرگ‌تر در حمام Ni - P اندازه‌گیری شدند. در نهایت، پوشش‌های کامپوزیتی Ni - P - tic بر روی بس‌تر فولادی ساخته شدند. بررسی سطح مقطع پوشش‌ها نشان داد که بالاترین مقدار of (۰.۵۳ wt. % و ۰.۵۲ wt. در ماتریس Ni - P با استفاده از ۰.۱ g / L CTAB و ۰.۱ g / L PVP به ترتیب در ماتریس Ni - P و ۰.۱ g / L PVP ترکیب شد.

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تیتانیوم دی اکسید

 شکل 1: متوسط سایز ذرات کاربید تیتانیوم

شکل 2: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از برش عرضی

References

[1] I. Apachitei, J. Duszczyk, L. Katgerman, P.J.B. Overkamp. Electroless Ni–P Composite coatings: The effect of heat treatment on the microhardness of substrate and coating - Structure and properties. Scripta Mater. 38 (9) (1998) pp. 1347-1353

[2] J. Sudagar, J. Lian, W. Sha. Electroless nickel, alloy, composite and nano coatings – A critical review. J. Alloy. Cmpd. 571 (2013) pp. 183–204

[3] J.N. Balaraju, T.S.N. Sankara Narayanan, S.K. Seshadri. Electroless Ni–P composite coatings J. Appl. Electrochem. 33 (2003) pp. 807–816

[4] C.S. Chang, K.H. Hou, M.D. Ger, C.K. Chung, J.F. Lin. Effects of annealing temperature on microstructure, surface roughness, mechanical and tribological properties of Ni–P and Ni–P/SiC films. Surf. Coat. Tech. 288 (2016) pp. 135-143

[5] S. H. Hashemi, A. Ashrafi. Characterisations of low phosphorus electroless Ni and composite electroless Ni-P-SiC coatings on A356 aluminium alloy. Transaction of the IMF. 96 (1) (2018) pp. 52–56

Highlights•Ni-P bath characteristics are investigated using three types of surfactants. Wetting properties of Ni-P baths on TiC, W302 steel and Ni-P coating are determined.•Zeta potential and particle size of Ni-P-TiC dispersions are measured.•Ni-P-TiC composite coatings were successfully created.•The amount of TiC incorporated into the coating is determined for each surfactant. Abstract The present study is a systematic investigation into the effect of three different types of surfactants (anionic: SDBS, cationic: CTAB, and non-ionic: PVP) on the behaviour of electroless Ni-P baths containing TiC nanoparticles, and on the formation of Ni-P-TiC composite coatings. The effect of surfactants can be observed in the interfacial phenomena, i.e. wetting and electrokinetic behaviour during the formation of the coating. The wetting properties of the coating bath were investigated by the sessile drop method, which revealed the wetting improvement on all three substrates (W302 steel, TiC, Ni-P coating substrates) in the case of the anionic and cationic surfactant. The Zeta potential measurement showed a stability decrease in Ni-P bath compared to the distilled water medium, which led to the agglomeration of the TiC particles. TiC agglomerate size below 100 nm was achieved by all three types of surfactant (1 g/L) in distilled water; however, only larger agglomerates were measured in the Ni-P bath. Finally, the Ni-P-TiC composite coatings on steel substrate were created. The investigation of the cross-section of the coatings revealed that, the highest amount of TiC (0.53 wt.% and 0.52 wt.%) was incorporated in the Ni-P matrix with the use of 0.1 g/L CTAB and 0.1 g/L PVP respectively, although these particles formed larger agglomerates

رسوب فلزات بدون منبع جریان خارجی تبدیل به یک فرایند رایج در تکنولوژی مدرن شده است. آن اجازه تولید لایه های نازک از فلزات خالص، آلیاژها و یا کامپوزیت ها با ضخامت و ترکیب یکنواخت در بسترهای  رسانا و غیر رسانا می دهد. در میان فلزات پوشش داده شده الکترولس، برای 50 سال گذشته نیکل در بسیاری از کاربردهای تجاری ثابت شده است. پوشش NiP یا Ni-B به عنوان پوشش های تزئینی و کاربردی در الکترونیک، ماشین آلات، خودرو، هوا فضا و غیره استفاده می شود. چهار عامل کاهش عمدتا برای رسوب صنعتی پوشش های کامپوزیت اتوکاتالیتی استفاده می شوند. این موارد به ترتیب محبوبیت سدیم هیپوفسفیت (NaH2PO2)، بورو هیدرید سدیم (NaBH4)، آمینو بواران (DMAB) و هیدرازین (NH2NH2) میباشند.

 نود درصد از Ni اتوکاتالیتی رسوب داده شده بر اساس کاهش توسط هیپوفسفیت سدیم، به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی و سایش آن است. به خوبی شناخته شده است که پوشش الکترولس Ni-P قابلیت چسبندگی بالا، مقاومت بالای پیوند، توانایی جوشکاری عالی، هدایت الکتریکی دارد. این خواص را می توان با حرارت دادن نمونه های پوشش داده شده بهبود داد. ترکیب آلیاژهای پوشش داده شده به شدت بر خواص آن تأثیر می­گذارد و با تنظیم pH، غلظت نیکل، عامل کمپلکس دهنده و دمای حمام کنترل می شود. زمان پوشش و آماده سازی گرمایی، عوامل مهمي هستند که ضخامت، سختي، ساختار و مورفولوژي را تحت تأثير قرار مي دهند{1-12}. اثر زمان پوشش و آماده سازی گرمائی بر رفتار خوردگی الکترولس Ni-P در نمونه های فولادی (mild) در محلول 3.5 درصد NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. آنها نشان داد که میزان خوردگی نمونه های فولاد خنثی پوشش داده شده با الکترولس Ni-P با افزایش زمان پوشش کاهش می یابد. الکترولس Ni-P در pH و دمای مختلف دارای مقادیر مختلف فسفر است. افزایش pH و دما باعث کاهش میزان فسفر تا pH 10 می شود. سدیم سیترات ، استات سدیم (CH3COONa) و اسید لاکتیک (CH3CHOHCOOH) به عنوان یک عامل کمپلکس دهنده در حمام پوشش های الکترولس Ni اضافه شد.

شکل 1: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی

(a) bath A (sodium citrate), (b) bath B (sodium acetate) and (c) bath C (lactic acid).

شکل 2:منحنی های قطبش پتانسیو دینامیک الکترولس نیکل فسفر

(a) bath A (sodium citrate), (b) bath B (sodium acetate) and (c) bath C (lactic acid).

جدول 1: سختی پوشش بعد از عملیات حرارتی

(a) bath A (sodium citrate), (b) bath B (sodium acetate) and (c) bath C (lactic acid).

جدول 2: بررسی پارامترهای خوردگی پوشش الکترولس

(a) bath A (sodium citrate), (b) bath B (sodium acetate) and (c) bath C (lactic acid).

جدول 3: شرایط عملیات و ترکیبات حمام

References

[1] Allahkaram, S.R., Nazari, M.H., Mamaghani, S., Zarebidaki, A., 2011. Characterization and corrosion behavior of electroless Ni–P/ nano-SiC coating inside the CO2 containing media in the presence of acetic acid. Mater. Des. 32, 750–755.

[2]Amell, A., Muller, C., Sarret, M., 2010. Influence of fluorosurfactants on the codeposition of ceramic nanoparticles and the morphology of electroless NiP coatings. Surf. Coat. Technol. 205, 356–362.

[3]Ashassi-Sorkhabi, H., Rafizadeh, S.H., 2004. Effect of coating time and heat treatment on structures and corrosion characteristics of electroless Ni–P alloy deposits. Surf. Coat. Technol. 176, 318–326.

[4]Ashassi-Sorkhabi, H., Dolati, H., Parvini-Ahmadi, N., Manzoori, J., 2002. Electroless deposition of Ni–Cu–P alloy and study of the influences of some parameters on the properties of deposits. Appl. Surf. Sci. 185, 155–160.

[5]Ashassi-Sorkhabi, H., Mirmohseni, A., Harrafi, H., 2005. Evaluation of initial deposition rate of electroless Ni–P layers by QCM method. Electrochim. Acta 50, 5526–5532.

[6]Balaraju, J.N., Rajam, K.S., 2005. Electroless deposition of Ni–Cu–P, Ni–W–P and Ni–W–Cu–P alloys. Surf. Coat. Technol. 195, 154– 161.

[7]Balaraju, J.N., Anandan, C., Rajam, K.S., 2005. Morphological study of ternary Ni–Cu–P alloys by atomic force microscopy. Appl. Surf. Sci. 250, 88–97.

[8]Balaraju, J.N., Narayanan, T.S.N.S., Seshadri, S.K., 2006a. Structure and phase transformation behaviour of electroless Ni–P composite coatings. Mater. Res. Bull. 41, 847–860.

[9]Balaraju, J.N., Selvi, V.E., Grips, V.K.W., Rajam, K.S., 2006b. Electrochemical studies on electroless ternary and quaternary Ni–P based alloys. Electrochim. Acta 52, 1064–1074.

[10]Chen, W.X., Tu, J.P., Xu, Z.D., Chen, W.L., Zhang, X.B., Cheng, D.H., 2003. Tribological properties of Ni–P-multi-walled carbon nanotubes electroless composite coating. Mater. Lett. 57, 1256– 1260.

[11]Contreras, A., Leo´ n, C., Jimenez, O., Sosa, E., Pe´ rez, R., 2006. Electrochemical behavior and microstructural characterization of 1026 Ni-B coated steel. Appl. Surf. Sci. 253, 592–599.

[12]Delaunois, F., Petitjean, J.P., Lienard, P., Jacob-Duliere, M., 2000. Autocatalytic electroless nickel–boron plating on light alloys. Surf. Coat. Technol. 124, 201–209.

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

روش بصری:

به این صورت که با توجه به ظاهر پوشش، هرچه پوشش به زردی گرایش داشته باشد نشان دهنده زیاد بودن درصد فسفر است.

روش مغناطیسی:

درصورت بالا بودن درصد فسفر، خاصیت مغناطیس آن بطور کل از بین رفته بصورتی که آهنربا به آن جذب نمیشود.

تست اسید نیتریک RCA برای تشخیص مقاومت به خوردگی نیکل الکترولس

آزمون اسید نیتریک در اصل توسط آزمایشگاه  RCA در نیوجرسی در سال 1960 به عنوان ازمون کنترل کیفیت  قطعات اکترونیکی ورودی توسعه داده شد.

این تست به این صورت است که قطعه پوشش داده شده با نیکل الترولس را در اسید نیتریک غلیظ(70درصد وزنی) برای 30 ثانیه غوطه ور میکنند. اگر قطعه غوطه ور شده در طول غوطه وری سیاه یا خاکستری شد نتیجه رد میشود.

تست اسید نیترک در واقع واکنش پذیری را تست میکند. پوشش نیکل الکترولس فسفر بالا به راحتی این آزمون را پاس میکند. و پوشش های زیر 10% فسفر در ثانیه های اول سیاه میشوند.

باید توجه داشت تخلخل پوشش اعمال شده روی نتیجه کار بسیار تاثیر گذار است.

این آزمون به صورت استاندارد نیست.

 .

. 

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت