بررسی تأثیر ترکیب حمام آبکاری بر ضخامت و ساختار سطحی پوشش نیکل- بور الکترولس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم‌وصنعت ایران

2 دانشکده شیمی، دانشگاه علم‌وصنعت ایران

چکیده

پوشش‌های نیکل-بور الکترولس با داشتن سختی و خواص سایشی بالا و قابلیت خودروانکاری، سال‌هاست که توجه محققان را به خود جلب کرده‌اند. ساختار سطحی پوشش نیکل-بور الکترولس توسط بسیاری از محققان گل‌کلمی شکل و توسط معدودی دیگر دانه‌دانه‌ای گزارش شده‌ و برای شکل‌گیری هر یک از این دو ساختار نظریه‌های متفاوتی ارائه گردیده است. در این مقاله اثر غلظت اتیلن‌دی‌آمین، آمونیاک و پایدارکننده روی مورفولوژی سطحی و ضخامت پوشش نیکل-بور الکترولس در چارچوب یک طرح عاملی دو سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی اثر متغیرهای مذکور، دو نوع ساختار گل‌کلمی و قلوه‌سنگی به دست آمد که با تحلیل صورت گرفته، ساختار گل‌کلمی مشخصاً به نرخ آبکاری کمتر و ساختار قلوه‌سنگی به نرخ آبکاری بیشتر نسبت داده شده‌اند. به علاوه در شرایط حمام پایدار و پوشش بدون تخلخل، زمانی که نرخ آبکاری به اندازه‌ای بالا بود که ساختار قلوه‌سنگی را نتیجه دهد، افزایش ضخامت منجر به درشت‌تر شدن ساختار سطحی گردید. بیشترین ضخامت پوشش‌ها برابر μm 49 زمانی به دست آمد که غلظت اتیلن‌دی‌آمین در حد پایین خود (mL/L 70) و غلظت آمونیاک و پایدارکننده در حد بالای خود (به‌ترتیب 46 و mL/L 33/3) بودند و کمترین ضخامت برابر μm 23 زمانی به‌دست آمد که غلظت اتیلن‌دی‌آمین، آمونیاک و پایدارکننده در حد بالای خود (به ترتیب 130، 46 و mL/L 33/3) قرار داشتند.

کلیدواژه‌ها


  1. Nasser Kanani, Electroplating, Basic Principles, Processes and Practice, Elsevier, (2004)89-91,131-136.
  2. ASM Metals Handbook, Surface Engineering, ASM International, 5(1994)955, 979.
  3. Wolfgang Riedel, Electroless Nickel Electroplating, ASM International, (1991)13-32.
  4. Yancy W. Riddle, C.Edward McComas, Advances in Electroless Nickel Boron Coatings: Improvements to lubricity and Wear Resistance on Surface of Automotive Components, SAE World Congress, (2005), Detroit, Michigan.
  5. T. Watanabe, NANO-PLATING- Microstructure Formation Theory of Plated Films and a Database of Plated Film Microstructure, Elsevier, (2004)79-82, 88-90, 113-118, 121-131,182-192.
  6. B. Kaya, T. Gulmez, M. Demirkol, Preparation and Properties of Electroless Ni-B and Ni-B Nanocomposite Coatings, Proceeding of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008, San Francisco, USA.
  7. C.T. Dervos, J. Novakovic and P. Vassiliou, Electroless Ni-B And Ni-P Coatings with High-Fretting Resistance for Electrical Contact Application, Proceedings of the 50th IEEE Holm conference on electrical contacts and the 22nd international conference on electrical contacts, (2004)281–88.
  8. K. Krishnaveni, T.S.N Sankara Narayanan, S.K. Seshadri, Electroless Ni-B Coatings: Preparation and Evaluation of Hardness and Wear Resistance, Surface & Coatings Technology, 190(2005)115-121.
  9. Y.W.Riddle, T.O. Bailler, Friction and Wear Reduction via an Ni-B Electroless Bath Coating for Metal Alloys, JOM, 57(2005)40-45.
  10. A.-F.Kanta, V. Vitry, F. Delaunois, Wear and Corrosion Resistance Behaviours of Autocatalytic Electroless Plating, Alloys and Compounds, 486(2009)L21-L23.
  11. F. Delaunois, J.P Petitjean, P Lienard, M. Jacob-Duliere, Autocatalytic Electroless Nickel-Boron Plating on Light Alloys, Surface and Coatings Technology, 124(2000)201-209.
  12. Qun-li Rao, Gang Bi, Qing-hua Lu, Hao-wei Wang, Xiao-lan Fan, Microstructure evolution of electroless Ni-B film during its depositing process, Applied Surface Science, 240(2005)28-33.
  13. Shi Ziyuan, Wang Deqing, Ding Zhimin, Surface Strengthening Pure Copper by Ni-B Coating, Applied Surface Science, 221(2004)62–68.
  14. T.S.N. Sankara Narayanan, S.K. Seshadri, Formation and Characterization of Borohydride Reduced Electroless Nickel Deposits, Journal of Alloys and Compounds, 365(2004)197-205.
  15. A. Chiba, H. Haijima, K. Kobayashi, Effect of sonication and vibration on the electroless Ni–B deposited film from acid bath, Surface and Coatings Technology, 169(2003)104–107.
  16. I. Baskaran, R. Sakthi Kumar, T.S.N. Sankara Narayanan, A. Stephen, Formation of Electroless Ni–B Coatings Using Low Temperature Bath and Evaluation of Their Characteristic Properties, Surfaced & Coatings Technology,  200(2006)6888-6894.
    1. B. Oraon, G. Majumdar, B. Ghosh, Parametric Optimization and Prediction of Electroless Ni–B Deposition, Materials and Design, 28(2007)2138–2147.
  17. Anup Mondal, Sabyashachi Nath, Ashok Mondal, Sikha Bandopadhyay, Utpal Gangopadhyay, Hiranmay Saha, Ni–B Deposits on P-silicon Using Borohydride as a Reducing Agent, Materials Research Bulletin, 39(2004)2187–2192.
  18. V.Vitry, A.-F. Kanta, F. Delaunois, Initiation and Formation of Electroless Nickel-Boron Coatings on Mild Steel: Effect of Substrate Roughness, Material Science and Engineering B, 175(2010)266–273.
  19. Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of Experiments, eighth edition (2013) 74, 183, 206.
  20. Xiaojing Zhu, Hongying Dong, Kathy Lu, Coating Different Thickness Nickel–Boron Nanolayers onto Boron Carbide Particles, Surface & Coatings Technology, 202(2008)2927–2934.
  21. Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, ELECTROCHEMICAL METHODS: Fundamentals and Applications, JOHN WILEY & SONS INC, 2nd Edition (2001) 36, 91-92.
  22. Peter Atkins, Julio de Paula, PHYSICAL CHEMISTRY, W. H. Freeman and Company, 9th Edition, (2010)165-166, 232, 745-758, 801-802.
  23. Mordechay Schlesinger,Milan Paunonic, Modern Electroplating, A Wiley-Interscience Publication, 4th Edition, (2000) 673 -678.
  24. Gary R. Maxwell, Synthetic Nitrogen Products: A Practical Guide to Products and Processes, Springer Science & Business Media (2005)205.
  25. Jozsef Garai, Physical Model for Vaporization, Department of Mechanical and Materials Engineering, Florida International University, University Park, VH 183,Miami, FL 33199.
  26. Normand M. Laurendeau, Statistical Thermodynamics: Fundamentals and Applications, Cambridge University Press (2005)32-34,49.
  27. David R. Lide, W. M. Mickey Haynes, Henry V. Kehiaian, Kozo Kuchitsu, Dana L. Roth, Daniel Zwillinger, CRC Handbook of Chemistry and Physics”, CRC Press, 90th Edition (2010)3-232.
  28. John A. Dean, LANGE'S HANDBOOK OF CHEMISTRY, McGRAW-HILL INC, 15(1999) 5.96, 8.82-8.104.
  29. Herbert G. Muhlbauer, Manufacture of Anhydrous Ethylenediamine, US Patent, (1968), US3394186 A.
  30. Myrl Lichtenwalter, “Method for Recovering Ethylenediamine from an Aqueous Ethylenediamine Solution”, US Patent, (1962) US3055809 A.
  31. A.M.F.R. Pinto, D.S. Falcão, R.A. Silva, C.M. Rangel, Hydrogen Generation and Storage from Hydrolysis of Sodium Borohydride in Batch Reactors, International Journal of Hydrogen Energy, 31(2006)1341 – 1347.
  32. Ira N. Levine, Physical Chemistry, McGraw-Hill, 6th Edition, (2009)125-131, 351-353.
  33. Satish G. Kandlikar, Masahiro Shoji, Vijay K. Dhir, Handbook of Phase Change: Boiling and Condensation, Taylor & Francis, (1999)71-73.