Plating of Zn-Ni alloy from acidic electrolytes for corrosion protection

Zinc nickel alloy offers superior corrosion protection to steel as the alloy dissolves more slowly than pure zinc. The degree of protection depends on composition and grain structure of the coating. Bath composition determines plated layer properties, in particular the additives. Hydrogen penetration in substrate during plating is a critical aspect due to consequent embrittlement of steel. In this work commercial acidic and alkaline baths are used to deposit 10 μm thick layer with a content of nickel from 12% to 16%, common characteristic for corrosion protective coating; in particular we focus on ECOLUX STEELTM. Effect of deposition parameters (potential, current, stirring) on deposit are studied. Cyclic voltammetries highlight effects of acidic bath additives. ECOLUX STEEL A works as grain-refining agent, its effect can be observed in SEM image; it affects anodic branch of voltammetries. ECOLUX STEEL C works as complexing agent, it improve deposition in fact current of voltammetry signal increases. Additives decrease hydrogen penetration, reducing embrittlement effects on steel substrate. GDOES studies on plated fasteners highlight better behaviour of ECOLUX STEELTM than zinc plating: zinc nickel process removes almost completely hydrogen species into substrate. Potentiodynamic polarization of plated bolts with different surface finishing shows positive effect of chromium passivation and heat treatment on corrosion resistance: both corrosion current and potential decrease.

Le leghe zinco nichel offrono miglior una protezione alla corrosione ai substrati d’acciaio rispetto allo zinco puro, perché si dissolvono più lentamente. Il grado di protezione dipende dalla composizione e dalla struttura cristallina del rivestimento. La composizione del bagno determina le proprietà del film depositato; gli additivi svolgono un ruolo importante in questo. La penetrazione di idrogeno nel substrato durante la deposizione è un aspetto critico, può favorire infatti l’infragilimento dell’acciaio. In questo lavoro abbiamo usato bagni commerciali acidi e alcalini per depositare un film di 10 μm con un contenuto di nichel tra il 12% e il 16%. Abbiamo analizzato in particolare l’ECOLUX STEELTM. Abbiamo osservato gli effetti dei parametri di deposizione (potenziale/corrente imposti, agitazione) sul deposito. La voltammetria ciclica evidenzia gli effetti degli additivi del bagno acido. ECOLUX STEEL A cambia la struttura dei grani come possiamo osservare dall’immagine al SEM; infatti modifica profondamente il ramo anodico della voltammetria. ECOLUX STEEL C è il complessante, favorisce la deposizione della fase ottimale infatti crescono i picchi della voltammetria. Gli additivi riducono la penetrazione dell’idrogeno, diminuendo l’infragilimento del substrato. Il profilo GDOES di bulloni rivestiti evidenziano il miglior comportamento dell’ECOLUX STEELTM rispetto alla zincatura: la zinco nichelatura non presenta idrogeno all’interfaccia del substrato. La potenziodinamica sui bulloni rivestiti mostra l’effetto positive della cromatura e del trattamento termico: diminuisce sia il potenziale sia la corrente di corrosione, quindi assicura una miglior protezione.