اثر افزودنی‌های اتیلن‌گلیکول و دی‌اتیلن‌گلیکول بر کیفیت پوشش نیکل بر روی استیل 316 به روش رسوب‌دهی الکترولیتی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی علوم کاربردی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، اصفهان

چکیده

کیفیت پوشش نیکل در فرایند پوشش‌دهی الکترولیتی شامل میزان براقیت و ضخامت پوشش، به ترکیبات شیمیایی وان و به ویژه نوع و مقدار افزودنی‌ها وابسته می‌باشد. در این تحقیق، شرایط وان واتس در حضور اتیلن گلیکول و یا دی‌اتیلن گلیکول به عنوان افزودنی، بر کیفیت پوشش نیکل بر روی بستر استیل مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت بهینه نمودن شرایط، از روش یک متغیر در یک زمان استفاده شد. با استفاده از تصویربرداری توسط گوشی هوشمند و پردازش تصویر در نرم‌افزار متلب، میزان براقیت پوشش نیکل تعیین شده و ضخامت پوشش توسط دستگاه ضخامت سنج، اندازه‌گیری شد. در شرایط بهینه 120 گرم بر لیتر دی اتیلن‌گلیکول و یا 50 گرم بر لیتر اتیلن‌گلیکول، pH برابر با 5/4، زمان 20 دقیقه، دمای 45 درجه سانتی‌گراد و چگالی جریان 6 آمپر بر دسی‌متر مربع، درصد براقیت 94% با ضخامت 18 میکرومتر برای پوشش نیکل بدست آمد. به منظور مطالعه مورفولوژی سطح و آنالیز عناصر پوشش، از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ( SEM ) همراه با طیف‌بینی پاشندگی انرژی (EDS ) استفاده شد. نتایج حاصله، توزیع یکنواخت پوشش نیکل همراه با خلوص 100% بر روی بستر را نشان داد. نتایج طیف‌سنجی پراش اشعه ایکس ( XRD ) نیز نشان داد که پوشش نیکل، دارای ساختار بلوری fcc می‌باشد. نتایج منحنی‌های پلاریزاسیون حاکی از 83% کاهش سرعت خوردگی استیل با پوشش نیکل در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید در مقایسه با استیل بدون پوشش می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of ethylene glycol and diethylene glycol additives on the quality of nickel coating on stainless steel substrate by electrodeposition method

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Pouretedal
  • Afsaneh Azimi
  • Saeed Mahbob
Faculty of Applied Sciences, Malek-ashtar University of Technology
چکیده [English]

The additives have a great effect on the quality of the nickel coating including brightness and thickness in the process of electrodeposition. In this research, Watts nickel bath conditions are studied in the presence of ethylene glycol and or diethylene glycol as an additive on the quality of nickel coating on stainless steel substrate. The method of one variable at a time is used to optimize the conditions. The brightness of the nickel coating is investigated using smartphone imaging and image processing in MATLAB software and also the thickness of the coating are measured by a thickness gauge. A nickel coating with brightness 94% and thickness of 18 micrometers is obtained in optimized conditions including 120 g/L of diethylene glycol and or 50 g/L of ethylene glycol, pH 4.5, time 20 min., temperature 45 oC and current density 6 A/dm2. The technique of scanning electron microscope energy diffraction spectroscopy (SEMEDS) is used to study the surface morphology and analysis of coating elements. The obtained results showed the uniform distribution of nickel coating with 100% purity. The results of X-ray diffraction (XRD) also showed that the nickel coating has an fcc crystal structure. The results of the polarization curves indicated an 83% reduction in the corrosion rate of the nickel coating in the NaCl medium.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Watts bath
  • nickel coating
  • ethylene glycol
  • diethylene glycol
  • electrodeposition

This is an open access article under the CC-BY-SA 4.0 license.( https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)

مراجع

[1] Rashidi, A.M. & Amadeh, A. (2010).  Effect of Electroplating Parameters on Microstructure of Nanocrystalline Nickel Coatings, Journal of Material Science and Technology, 26, 82-86.
[2] Zolfaghari, M., Arab, A. & Asghari, A. (2019). On the morphology and corrosion behavior of Ni nanostructures electrodeposited in the presence of different surfactants, Journal of Applied Chemistry, 13, 37-44.
[3] Mohanty, U.S., Tripathy, B. C., Singh, P., Keshavarz, A.& Iglauer, S. (2019). Roles of organic and inorganic additives on the surface quality, morphology, and polarization behavior during nickel electrodeposition from various baths: a review, Journal of Applied Electrochemistry, 49, 847-871.
[4] Schmitz, E.P.S., Quinaia, S. P., Garcia, J. R., de Andrade, C.K, & Lopes, M.C. (2016). Influence of Commercial Organic Additives on the Nickel Electroplating, International Journal of Electrochemical Science, 11, 983-997.
[5] Bahrami-fard, B. & Rashidi, A. M. (1399). A comparative study on the effect of electrodeposition current density on the grain size of Ni and Ni-W nanocrystalline coatings, Journal of New Materials, 11, 33-43 (in Persian).
[6] Esmaeilzadeh, S., Raeissi, K. & Ashrafizadeh, F. (1395). Effect of Deposition Current Density on Superhydrophobicity Characteristic and Corrosion Resistance of Nickel Electrodeposited Coating
Iranian Journal of Surface Science and Engineering, 27, 1-15 (in Persian).
[7] Zarebidaki, A., Aboutalebi, M. R. & Mahmoudi kohani, H. (1394). Corrosion Behavior of Electrodeposited Nickel Coatings on AZ91 Mg Alloy, Journal of Metallurgical and Materials Engineering, 26, 1-10 (in Persian). 
[8] Mandich, N. V. & Baudrand, D. W. (2002). Troubleshooting Electroplating Installations: Nickel Sulfamate Plating Systems, Plating & Surface Finishing, 89, 68-77.
[9] Rose, I. & Whittington, C. (2014). Nickel plating handbook, Nickel Institute: Brussels, Belgium.
[10] Di Bari, G. A. (2000), Electrodeposition of nickel, Modern Electroplating, 5, 79-114.
[11] Maltanava, H.M., Vorobyova, T.N. & Vrublevskay, O.N. (2014). Electrodeposition of tin coatings from ethylene glycol and propylene glycol electrolytes, Surface and Coatings Technology, 254, 388-397.
[12] Pouretedal, H. R. & Keshavarz, M. H. (2004). Copper(I)-bathocuproine complex as carrier in iodide-selective electrode, Talanta, 62, 221-225.
[13] Pouretedal, H. R., Semnani, A. & Keshavarz, M. H. (2006). Cerium(III) ion-selective electrodes based on 1,4,7-trithiacyclononane, Turkish Journal of Chemistry, 30, 711-721.
[14] Weil, R. & Paquin, R. (1960). The Relationship between Brightness and Structure in Electroplated Nickel, Journal of the Electrochemical Society, 107, 87-95.
[15] Saraby-Reintjes, A. & Fleischmann, M. (1984). Kinetics of electrodeposition of nickel from watts baths, Electrochimica Acta, 29, 557-566.
[16] Delaunois, F., Vitry, V. & Bonin, L. (2019). Electroless nickel plating: fundamentals to applications, CRC Press.
[17] Sellers, W. W. (1984). A retrospective view of nickel plating, Plating Surface Finishing, 71, 64-70.
[18] Li, J., Pan, L., Fu, Q., Zhou, Y. & Guo, N. (2019). Wettability and corrosion behavior of a Ni coating on 304 stainless steel surface, Surface & Coatings Technology, 357, 740-747.
[19] Ger, M. D. (2004). Electrochemical deposition of nickel/SiC composites in the presence of surfactants, Materials Chemistry and Physics, 87, 67-74.
[20] Chao-qun, L., Xin-hai, L., Zhi-xin, W. & Hua-jun, G. (2007). Nickel electrodeposition from novel citrate bath, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 17, 1300-1306.
[21] Poroch-Seritana, M., Gutta, S., Gutta, G., Cretescub, I., Cojocarub, C. & Severina, T. (2011). Design of experiments for statistical modeling and multi-response optimization of nickel electroplating process, Chemical Engineering Research and Design, 89, 136-147.
[22] Wojciechowski, J., Baraniak, M., Pernak, J. & Lota, G. (2017). Nickel Coatings Electrodeposited from Watts Type Baths Containing Quaternary Ammonium Sulphate Salts, International Journal of Electrochemical Science, 12, 3350-3360.
[23] Sadiku-Agboola, O., Sadiku, E. R., Ojo, O. I., Akanji, O. L. & Biotidara, O. F. (2011). Influence of Operation Parameters on Metal Deposition in Bright Nickel-plating Process, Portugaliae Electrochimica Acta, 29, 91-100.
[24] Abd El-Halim, A., Sobahi, M. & Baghlaf, A. (1983). The role played by the anions in cadmium electroplating from some acidic baths, Surface Technology, 18, 225-232.
[25] Müller, C., Sarret, M. & Benballa, M. (2002). Complexing agents for a Zn–Ni alkaline bath, Journal of Electroanalytical Chemistry, 519, 85-92.
[26] Pouretedal, H. R. & Hosseini, M. (2010). Bleaching Kinetic and Mechanism Study of Congo Red Catalyzed by ZrO2 Nanoparticles Prepared by Using a Simple Precipitation Method , Acta Chimica Slovenica, 57, 415-423.
[27] Pouretedal, H. R. & Momenzadeh, F. (2015). Synthesis, characterization and study of photocatalytic activity of nanocomposites of oxides and sulphides of Ni(II) and Ni(III), Bulgarian Chemical Communication, 47, 59-65.
[28] Ghaziof, S. & Gao, W. (2014). Electrodeposition of single gamma phased Zn–Ni alloy coatings from additive-free acidic bath, Applied Surface Science, 311, 635-642.
[29] Khajezade, H. & Taheri, A. (2020). Synergistic inhibition effect of thionine and zinc ions on carbon steel corrosion in acidic media, Journal of Applied Chemistry, 15, 53-68.
[30] Hajiyan pour, F., Jaafarabadi, M., Behpour, M. & Jafari, Y. (2019). Investigation of corrosion protection performance of epoxy coatings modified by ZnO-Cr2O3 nanocomposites on mild steel surfaces, Journal of Applied Chemistry, 13, 45-52.
شیمى کاربردى روز
دوره 18، شماره 68
مهر 1402
صفحه 145-160

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار