بررسی عوامل موثر بر مورفولوژی و ساختار نانویی پوشش‌های آلیاژی نیکل-آهن تهیه شده به روش آبکاری الکتریکی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 4، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 36، خرداد 1395، صفحه 37-45   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سارا فضلی¹؛ محمد ابراهیم بحرالعلوم^{* 2}

¹فارغ التحصیل دانشگاه شیراز

²استاد دانشگاه شیراز

چکیده

آبکاری پوشش های آلیاژی نیکل –آهن در ترکیب جدیدی از الکترولیت صورت گرفت. دما، میزان ساخارین و نحوه همزدن حمام به عنوان عوامل موثر بر ساختار، مورفولوژی و درصد پوشش های آلیاژی، مورد بررسی قرار گرفتند. پوشش‌های آلیاژی نیکل-آهن با ضخامت µm 100 پس از 3 ساعت آبکاری در دماهای 25، 45 و °C75 ، در حضور مقادیر مختلف ساخارین (1، 3، 5 و g/L10) در 8/3pH= و دانسیته جریان mA/cm2 100 حاصل شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگو پراش اشعه ایکس سطح پوشش‌ها، حاکی از وجود ساختار گل کلم شکل و دانه‌بندی نانومتری ( nm65/26) می باشد. افزایش دما به علت افزایش حلالیت نیکل در حمام، افزایش رسانایی، افزایش بازده و کاهش پلاریزاسیون کاتد و آند، سبب افزایش میزان نیکل و کاهش آهن در پوشش شد. به علاوه کاهش اندازه دانه و کاهش زبری سطح نیز با افزایش دمای آبکاری حاصل شد. مقدار بهینه ساخارین در حمام g/L1 تعیین شد که به علت افزایش پتانسیل کاتدی اضافی و جلوگیری از رشد دانه ها، سبب افزایش نرخ جوانه زنی و در نتیجه کاهش اندازه دانه در پوشش شد. مقادیر بیشتر ساخارین با وجود تاثیر ساخارین در ریز کردن اندازه دانه، به علت وجود ذرات زیاد ساخارین در پوشش باعث افزایش زبری سطح شد. همزدن مغناطیسی به علت مغناطیسی بودن پوشش آلیاژی، سبب تغییر مورفولوژی پوشش ها شد. به منظور دستیابی به پوشش آلیاژی بهینه با چسبندگی مناسب و حداقل کرنش داخلی، حفره و ناخالصی، آبکاری الکتریکی در حضور g/L1 ساخارین در دمای °C25 و با همزن مکانیکی صورت گرفت.

کلیدواژه‌ها

پوشش؛ زبری؛ دما؛ ساخارین؛ همزدن

مراجع

[1]     S. Glasstone “The cathodic behavior of alloys. I. Iron-nickle alloys”, Trans. Faraday Soc., Vol. 19, pp. 574-583, 1924.

 

[2]       م. رستمی، ر. ابراهیمی و احمد ساعتچی، "اثر افزایش مقدار نانو ذرات SiC بر سختی پوشش های نانو کامپوزیتی Ni-SiC-Gr، حاصل از آبکاری الکتریکی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 6، شماره 1، صفحه 97-104، 1391.

 

[3]     D. C. Wang & J. B. Talbot, “Microstructural Study of Gradient Copper-Alumina Films Electrodeposited Using A Rotating Cylinder Electrode”, Morphological Evolution in Electrodeposition, 19^thMeeting Program Information Jl, Washington, 2001.

 

[4]     J. Fustes, A. Gomes & P. da Silva, “Electrodeposition of Zn-TiO₂ Nanocomposite films- Effect of Bath Composition”, J.Solid State Electrochem, Vol. 12, pp. 1435-1443, 2008.

 

[5]       ا. آقایی، ع. نصراصفهانی، ا. یعقوبی زاده و ا. ر.خضرلو، " بررسی تأثیر غلظت ذرات SiC در الکترولیت بر خواص تریبولوژیکی پوشش‌ کامپوزیتی Ni-SiC حاصل از آبکاری الکترولیتی با جریان منقطع"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 8، شماره 3، صفحه 99-106، 1393.

 

[6]     W. Matthew, J. Losey & J. Kelly, “Electrodeposition”, Comprehensive Microsystems, Vol. 1, pp. 271–292, 2008.

 

[7]     A. Brenner, “Electrodeposition of alloys”, Academic Press, New York and London, Vol. 2, pp. 265-277, 1963.

 

[8]     R. Abdel-Karim, Y. Reda, M. Muhammed, S. El-Raghy, M. Shoeib & H. Ahmed, “Electrodeposition and Characterization of Nanocrystalline Ni-Fe Alloys”, Journal of Nanomaterials, Vol. 1, pp. 921-929, 2011.

 

[9]     W. Blum & G. B. Hogaboom. “Principle of  electroplating and electroforming”, McGraw-Hill Book Company, Inc, New York, Toronto, London, Vol. 3, pp. 356-382, 1949.

 

[10] I. W. Wolf, & V. P. Mcconnell, “Nickel-iron alloy electrodeposits for magnetic shielding”, Proc. Am. Electroplater’s Soc, pp. 215-218, 1956.

 

[11] I. W. Wolf, “Further studies on nickel-iron alloy electrodeposits”, Proc. Am. Electroplater’s Soc, pp. 121-123, 1957.

 

[12] A. Afshar, A. G. Dolati & M. Ghorbani, “Electrochemical characterization of the Ni–Fe alloy electrodeposition from chloride–citrate–glycolic acid solutions”, Materials Chemistry and Physics, Vol. 77, PP. 352–358, 2003.

 

[13] E. Moti, M. H. Shariat & M. E. Bahrololoom, “Electrodeposition of Nanocrystalline Nickel by using Rotating Cylindical Electrodes”, Materials Chemistry and Physics, Vol. 11, pp. 469-474, 2008.