33246

ترسيب الكتروليتي آلياژ نيكل-مس و اثر نوع الكتروليت بر خصوصيات پوشش و تركيب درصد

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

1401

1403/10/24

جناب آقاي دكتر محمدامير سعادتي نسب

-

شيمي

آلياژهاي نيكل-مس به دليل ويژگي‌هاي مقاومت بسيار عالي نسبت به خوردگي، استحكام بالا و خصوصيات مطلوب حرارتي و الكتريكي، معمولاً در كاربردهاي مختلف استفاده مي‌شوند. با اين‌حال، اين آلياژها هميشه به‌صورت بالك قابل‌استفاده نبوده و معمولاً به‌صورت پوشش‌هاي نيكل-مس مورداستفاده قرار مي‌گيرند. در پژوهش حاضر، به‌منظور پوشش‌دهي آلياژ نيكل-مس به روش رسوب الكتريكي، دو الكتروليت مختلف، يكي شامل نيكل سولفات شش‌آبه، مس سولفات پنج‌آبه و سديم سيترات دوآبه و ديگري شامل نيكل سولفات شش‌آبه، مس سولفات پنج‌آبه، سديم سيترات دوآبه و سديم ساخارين استفاده شد. با تغيير پارامترهاي پوشش‌دهي براي دستيابي به شرايط بهينه، تأثير نوع الكتروليت، pH و شرايط مختلف اعمال پتانسيل بر پايداري محلول، ساختار و مورفولوژي پوشش بررسي شد. در بررسي شرايط مناسب از نظر مورفولوژي سطح، فرايند پوشش‌دهي در محلول‌هاي سديم سيترات و در pHهاي 4، 5/6 و 9 در زمان پوشش‌دهي 5 دقيقه تحت شرايط مختلف جريان DC، پالسي PC 5:5 و PC 9:1 انجام شد. در ادامه، فرايند پوشش‌دهي در مقادير مختلف pH و در حضور افزودني سديم ساخارين پيگيري شد و تأثير شرايط مختلف بر ساختار پوشش مورد بررسي قرار گرفت. تصويربرداري SEM و EDS براي مشاهده و بررسي دقيق مورفولوژي انجام شد و الكتروليت‌هاي تهيه شده تحت آزمون ولتامتري چرخه‌اي (CV) قرار گرفته و رفتار الكتروشيميايي محلول بررسي شد. در نهايت با بررسي نتايج مشخص شد كه پوشش‌هاي ايجاد شده در محيط اسيدي در جريان PC 5:5 و جريان DC داراي مورفولوژي گل‌كلمي و درشت بودند. البته مورفولوژي پوشش در نوع جريان PC 5:5 منظم‌تر از DC است. در جريان PC 9:1 در محيط اسيدي و خنثي پوشش‌ها دچار ترك‌خوردگي و در pH قليايي پوشش‌ها يكنواخت شده‌اند. درصد اتمي نيكل در pH اسيدي بيشتر از مس است و با افزايش pH درصد اتمي مس در پوشش افزايش مي‌يابد. همچنين پوشش‌هاي ايجاد شده در حضور سديم ساخارين داراي سطح صاف‌تر و هموارتر هستند.

1404/01/23

Electrodeposition of nickel-copper alloy and the effect of electrolyte type on coating properties and composition percentage

1/1/1900 12:00:00 AM

Nickel-copper alloys are widely recognized for their excellent corrosion resistance, high strength, and desirable thermal and electrical properties, making them popular in various applications. However, they are often not available in pure form, leading to the use of nickel-copper coatings instead. In this study, two types of electrolytes were examined. One consisted of nickel sulfate hexahydrate, copper sulfate pentahydrate, and sodium citrate dihydrate, while the other included the same components along with sodium saccharin. The goal was to explore the electrodeposition of nickel-copper coatings onto copper substrates. To optimize the coating conditions, parameters such as current intensity, voltage, pH, temperature, and time were adjusted based on previous research. The stability of the electrolytes, as well as the structure and properties of the coatings, were analyzed across various pH levels, from acidic to alkaline. The coating process was carried out in sodium citrate solutions at pH levels of 4, 6.5, and 9 for a duration of 5 minutes. Following this, the process continued with different pH values and the addition of sodium saccharin to assess its impact on the coating structure. To examine the morphology of the coatings in detail, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were employed, along with cyclic voltammetry (CV) tests to study the electrochemical behavior of the ions. The results indicated that the coatings formed in acidic environments with a pulsed current ratio of 5:5 and direct current (DC) exhibited a cauliflower-like and coarse morphology, while the coatings produced under the PC current showed a more uniform structure. In contrast, those created with a PC current ratio of 1:9 cracked in acidic and neutral conditions but became uniform in alkaline pH. Additionally, the coatings had a higher atomic percentage of nickel compared to copper in acidic conditions, and as the pH increased, the copper content in the coating rose. Furthermore, coatings made in the presence of sodium saccharin had smoother and more uniform surfaces, enhancing their strength and appearance.

پوشش نيكل-مس , رسوب الكتروشيميايي , pH , ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، , طيف‌سنجي پراش انرژي پرتوايكس (EDS)، , سديم‌ساخارين

Nickel-Copper Alloys , Electrochemical Deposition , pH , Scanning Electron Microscopy (SEM) , Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), , sodium saccharin

Niloufar Hosseinzadeh

Dr. Mohammad Amir Saadatinasab