آبكاري الكتريكي پوشش هاي چند لايه Zn/Ni: بررسي ارتباط بين چگالي جريان الكتريكي، تعداد لايه ها و خواص پوشش

Electroplating of Zn/Ni Multilayer Coatings: Correlation Between the Deposition Current Densities, Number of Layers and Characteristics of Multilayers

در پژوهش حاضر پوشش هاي چند لايه ي نانوكريستال Zn/Ni با استفاده از روش « تك حمام و تغيير چگالي جريان» ايجاد گرديد. اثر چگالي جريان هاي پوشش دهي (1i و 2i) و همچنين تعداد لايه ها بر روي تركيب شيميايي، مورفولوژي و زبري، سختي، ساختار فازي و مقاومت به خوردگي پوشش هاي چند لايه مورد بررسي قرار گرفته و با پوشش هاي تك لايه مقايسه شد. مدل سازي فرآيند پوشش دهي و بهينه سازي تاثير پارامترهاي مذكور بر روي مقاومت به خوردگي چند لايه ها از طريق «روش سطح پاسخ» (Response Surface Methodology) انجام گرديد. مدل ارائه شده نشان مي دهد اثر «ازدياد اختلاف بين دو چگالي جريان پوشش دهي» بر روي «بهبود مقاومت به خوردگي چندلايه هاي با تعداد لايه هاي بيشتر»، شديدتر و موثرتر است. بر اساس آناليزها، جهت بيشينه ساختن مقاومت به خوردگي، تعداد لايه ها بايد حدود 200 (در ضخامت كلµm 20) و نسبت 2i/1i بايد بيش از 4 باشد. همچنين با گذشتن نسبت دو جريان مذكور از اين حد مشخص، اين تاثير از ميان مي رود. در چنين حالتي چگالي جريان خوردگي به كمتر از µA/cm2 0/5 مي رسد. درصد نيكل موجود در چند لايه ي با بيشترين مقاومت به خوردگي از درصد نيكل در نمونه هاي تك لايه كمتر بود. افزايش تعداد لايه ها باعث ريز شدن مورفولوژي و همچنين افزايش سختي تا حدود 1/5 برابر و نيز كاهش زبري تا كمتر از نصف نمونه هاي تك لايه گرديد. آناليز هاي فازي ثابت كرد كه لايه ها ساختارهايي مشابه يكديگر (11Zn2Ni) داشتند و آنچه كه سطح جدايش لايه ها را تشكيل مي داد تفاوت در تركيب شيميايي و تفاوت در اندازه كريستاليت ها بود.

Zn/Ni multilayer coatings were electrodeposited using single bath method and switching current densities. Effect of deposition current densities (i1 and i2) and number of layers (n) on composition, surface morphology and roughness, microhardness, phase structure and corrosion resistance of Zn/Ni multilayers were studied and compared with that of single layer. Analyzing and optimizing the influences of mentioned parameters on corrosion resistance of multilayers carried out through Response Surface Methodology RSM. The model based on RSM results demonstrated that improvement in corrosion resistance due to increase in “difference of deposition current densities” was more effective in higher number of layers. Also, as the mentioned difference surpassed from a defintie value, the reduction trend of corrosion current density approximately stopped. The overall Ni content of the multilayer with least corrosion current was less than that of specimens with higher Ni content. Increase in number of layers could enhance the microhardness more than 50%. Also, layering leaded to finer surface morphology as well as lower roughness. The interfaces in deposited multilayers comprised of same crystall structure (Ni2Zn11) but different composition and crystallite size.