بررسي عوامل موثر بر مورفولوژي و ساختار نانويي پوشش‌هاي آلياژي نيكل-آهن تهيه شده به روش آبكاري الكتريكي

Investigating the morphology and nanostructure of Ni-Fe alloy coatings prepared by electrodeposition

آبكاری پوشش های آلیاژی نیكل –آهن در تركیب جدیدی از الكترولیت 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 نیكل-آهن با ضخامت µm 100 پس از 3 ساعت آبكاری 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 میكروسكوپ الكترونی روبشی و الگو پراش اشعه ایكس سطح پوشش‌ها، حاكی از وجود ساختار گل كلم شكل و دانه‌بندی نانومتری ( nm65/26) می باشد. افزایش دما به علت افزایش حلالیت نیكل در حمام، افزایش رسانایی، افزایش بازده و كاهش پلاریزاسیون كاتد و آند، سبب افزایش میزان نیكل و كاهش آهن در پوشش شد. به علاوه كاهش اندازه دانه و كاهش زبری سطح نیز با افزایش دمای آبكاری حاصل شد. مقدار بهینه ساخارین در حمام g/L1 تعیین شد كه به علت افزایش پتانسیل كاتدی اضافی و جلوگیری از رشد دانه ها، سبب افزایش نرخ جوانه زنی و در نتیجه كاهش اندازه دانه در پوشش شد. مقادیر بیشتر ساخارین با وجود تاثیر ساخارین در ریز كردن 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 كرنش داخلی، حفره و ناخالصی، آبكاری الكتریكی در حضور g/L1 ساخارین در دمای °C25 و با همزن مكانیكی صورت گرفت.

In this study, electrodeposition method was used to prepare Ni-Fe alloy coatings in a new composition of a bath. Temperature, the concentration of saccharin and the method of agitation during electrodeposition were investigated as three different contributing factors which influenced the morphology, structure and the composition of the coatings. 3 hours electrodeposition was performed at 25, 45 and 75°C, with the pH of 3.8 and applying 100mA/cm2 with the existence of different amount of saccharin (1,3,5 and 10g/L) in the bath. The SEM images and X-ray diffraction pattern showed a cauliflower and nanocrystalline structure (26.65nm). Elemental analysis showed that increasing of temperature caused an increasing in the concentration of Ni in the coatings, which was attributed to the increasing of the nickel solubility, the conductivity and the efficiency and decreasing the polarization. In addition, increasing the temperature decreased the grain size and the roughness of coatings. 1g/L was determined as the optimum amount of saccharin in the bath, which decreased the grain size of coatings due to its prevention of growing rate. Further amount of saccharin increased the roughness, which was attributed to the existence of more saccharin particles in the coatings. Because of the magnetic nature of the alloy coatings, the magnetic stirrer changed the morphology and structure of Ni-Fe alloy coatings. Finally, the optimum circumstances to deposit adhesive coating with the minimum pit, internal strain and impurity was obtained with the existence of 1g/L saccharin at 25°C and mechanical agitation during plating.