Zn-Ni alloys have excellent anticorrosive characteristics in different aggressive conditions compared to the pure zinc. It is well-established that, zinc-nickel coatings can be successfully applied by electrodeposition technique. Electrodeposition of zinc- nickel alloys with 15-20 wt.% nickel from non-aqueous solutions based on ethylene glycol is reviewed in this project. Potentiostatic deposition conditions are utilized, which are found to offer optimal substrate coverage, high coating quality and superior corrosion protection. Attention is paid mainly to deposition composition, surface morphology of deposits and their anticorrosive properties. Moreover, ammonium chloride salt is used as additive to suppress zinc incorporation into the deposit and enhance layer quality. The electrochemical characteristics of Zn-Ni electrolytes are uncovered by cyclic voltammetry measurements, which indicates the effect of nickel content and additive addition. Corrosion tests show that the barrier behavior against corrosion of Zn-Ni film electrodeposited from NH4Cl containing bath has outstanding results in comparison to additive-free bath. Examination by X-Ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-Ray spectroscopy prove that zinc content on the deposition decreases in addition of NH4Cl. Moreover, the increase of NH4Cl concentration affects the grain size of the electrodeposited Zn-Ni film and it decreases its surface roughness. It enlarges the grains and provides compact surface structure, which upskills the anticorrosive behavior of the deposit. XRD results confirmed that γ phase is present in Zn-Ni alloys with nickel content 16-18 wt.%.

Le leghe Zn-Ni hanno eccellenti caratteristiche anticorrosive in diverse condizioni aggressive a differenza dello zinco puro. È noto che i rivestimenti zinco-nichel possono essere applicati con successo mediante la tecnica dell'elettrodeposizione. In questo elaborato viene esaminata l'elettrodeposizione di leghe di zinco-nichel con 15-20% in peso di nichel da soluzioni non acquose a base di glicole etilenico. Vengono utilizzate condizioni di deposizione potenziostatica, che offrono una copertura ottimale del substrato, un'elevata qualità del rivestimento e una maggiore protezione dalla corrosione. L'attenzione è rivolta principalmente alla composizione dei depositi, alla morfologia superficiale dei depositi e alle loro proprietà anticorrosive. Inoltre, il sale di cloruro di ammonio viene utilizzato come additivo per limitare l'incorporazione di zinco nel deposito e migliorare la qualità dello strato. Le caratteristiche elettrochimiche degli elettroliti Zn-Ni vengono studiate mediante misure di voltammetria ciclica, che indicano l'effetto del contenuto di nichel e dell'addizione aggiuntiva. I test di corrosione mostrano che il comportamento della barriera contro la corrosione del film Zn-Ni elettrodepositato dal bagno contenente NH4Cl ha risultati eccezionali rispetto al bagno senza additivi. Le analisi mediante diffrazione a raggi X, microscopia elettronica a scansione e spettroscopia X-Ray a dispersione di energia dimostrano che il contenuto di zinco sulla deposizione diminuisce con l’aggiunta di NH4Cl. Inoltre, l'aumento della concentrazione di NH4Cl influenza la dimensione dei grani del film Zn-Ni elettrodeposto e ne riduce la ruvidità superficiale. Esso ingrandisce i grani ed assicura una struttura superficiale compatta, che migliora il comportamento anticorrosivo del deposito. I risultati XRD hanno confermato che la fase γ è presente nelle leghe Zn-Ni con contenuto di nichel 16-18% in peso.

Electrodeposition of zinc-nickel alloys from ethylene glycol based electrolytes for corrosion protection

KAHYAOGLU, BUSE;FIRTIN, FATMA GOZDE
2017/2018

Abstract

Zn-Ni alloys have excellent anticorrosive characteristics in different aggressive conditions compared to the pure zinc. It is well-established that, zinc-nickel coatings can be successfully applied by electrodeposition technique. Electrodeposition of zinc- nickel alloys with 15-20 wt.% nickel from non-aqueous solutions based on ethylene glycol is reviewed in this project. Potentiostatic deposition conditions are utilized, which are found to offer optimal substrate coverage, high coating quality and superior corrosion protection. Attention is paid mainly to deposition composition, surface morphology of deposits and their anticorrosive properties. Moreover, ammonium chloride salt is used as additive to suppress zinc incorporation into the deposit and enhance layer quality. The electrochemical characteristics of Zn-Ni electrolytes are uncovered by cyclic voltammetry measurements, which indicates the effect of nickel content and additive addition. Corrosion tests show that the barrier behavior against corrosion of Zn-Ni film electrodeposited from NH4Cl containing bath has outstanding results in comparison to additive-free bath. Examination by X-Ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-Ray spectroscopy prove that zinc content on the deposition decreases in addition of NH4Cl. Moreover, the increase of NH4Cl concentration affects the grain size of the electrodeposited Zn-Ni film and it decreases its surface roughness. It enlarges the grains and provides compact surface structure, which upskills the anticorrosive behavior of the deposit. XRD results confirmed that γ phase is present in Zn-Ni alloys with nickel content 16-18 wt.%.
BERNASCONI, ROBERTO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
20-dic-2018
2017/2018
Le leghe Zn-Ni hanno eccellenti caratteristiche anticorrosive in diverse condizioni aggressive a differenza dello zinco puro. È noto che i rivestimenti zinco-nichel possono essere applicati con successo mediante la tecnica dell'elettrodeposizione. In questo elaborato viene esaminata l'elettrodeposizione di leghe di zinco-nichel con 15-20% in peso di nichel da soluzioni non acquose a base di glicole etilenico. Vengono utilizzate condizioni di deposizione potenziostatica, che offrono una copertura ottimale del substrato, un'elevata qualità del rivestimento e una maggiore protezione dalla corrosione. L'attenzione è rivolta principalmente alla composizione dei depositi, alla morfologia superficiale dei depositi e alle loro proprietà anticorrosive. Inoltre, il sale di cloruro di ammonio viene utilizzato come additivo per limitare l'incorporazione di zinco nel deposito e migliorare la qualità dello strato. Le caratteristiche elettrochimiche degli elettroliti Zn-Ni vengono studiate mediante misure di voltammetria ciclica, che indicano l'effetto del contenuto di nichel e dell'addizione aggiuntiva. I test di corrosione mostrano che il comportamento della barriera contro la corrosione del film Zn-Ni elettrodepositato dal bagno contenente NH4Cl ha risultati eccezionali rispetto al bagno senza additivi. Le analisi mediante diffrazione a raggi X, microscopia elettronica a scansione e spettroscopia X-Ray a dispersione di energia dimostrano che il contenuto di zinco sulla deposizione diminuisce con l’aggiunta di NH4Cl. Inoltre, l'aumento della concentrazione di NH4Cl influenza la dimensione dei grani del film Zn-Ni elettrodeposto e ne riduce la ruvidità superficiale. Esso ingrandisce i grani ed assicura una struttura superficiale compatta, che migliora il comportamento anticorrosivo del deposito. I risultati XRD hanno confermato che la fase γ è presente nelle leghe Zn-Ni con contenuto di nichel 16-18% in peso.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/145259