Galwaniczne powłoki niklowe na stopach magnezu

W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania kompozytowych powłok niklowych zbrojonych cząstkami węglika krzemu o wielkości nanometrycznej. Powłoki osadzano elektrolitycznie na podwarstwie Ni-P z kąpieli typu Wattsa z dodatkami substancji organicznych. Przedstawiono mikrostruktury uzyskanych powłok, wyniki badań korozyjnych oraz badań przyczepności powłok metodą udaru cieplnego.

Magnez oraz jego stopy są obecnie jednym z najbardziej popularnych materiałów konstrukcyjnych. Jest to związane nie tylko ze wzrostem zapotrzebowania na lekkie części konstrukcyjne przez przemysł motoryzacyjny czy lotniczy. Także ze strony wytwórców różnorodnego sprzętu AGD, RTV, kamer wideo, telefonów komórkowych i innych. Jego największą zaletą jest niska gęstość –~1,74 g/cm³ – ale charakteryzuje się również dobrymi właściwościami fizycznymi, takimi jak: dobra wytrzymałość, przewodność cieplna i elektryczna czy dobra skrawalność [1].

Magnez ma jednak także znaczącą wadę, jest on metalem bardzo reaktywnym i podatnym na korozję, szczególnie w środowisku zawierającym jony chlorkowe [2]. Niska odporność korozyjna ogranicza lub wręcz uniemożliwia zastosowanie tego materiału w konkretnych aplikacjach. Zwiększająca się liczba zastosowań magnezu wymaga opracowania nowoczesnych metod zabezpieczania powierzchni tego metalu przed korozją.

Dotychczas stosowane w przemyśle roztwory do wytwarzania powłok na magnezie i jego stopach były oparte głównie na chromie (VI). Jest on zaliczany do środków toksycznych, rakotwórczych oraz działających drażniąco na skórę, a także błony śluzowe. Z drugiej strony procesy galwaniczne oparte na preparatach chemicznych zawierających w swoim składzie związki chromu są stosunkowo tanie. Technologia ich produkcji jest nieskomplikowana. Stosowane na skalę przemysłową preparaty typu DOW również zawierają w swoim składzie związki chromu [3, 4].

Stąd wynika konieczność opracowania nowych, ekologicznych roztworów do zabezpieczania powierzchni magnezu powłokami niezawierającymi w swoim składzie toksycznych i kancerogennych związków chemicznych.

Metody zabezpieczania magnezu przed korozją

Istnieje wiele metod zabezpieczania magnezu przed korozją. Są to głównie: powłoki konwersyjne, powłoki anodowe, powłoki metaliczne wytwarzane zarówno metodami prądowymi, jak i bezprądowymi, a także powłoki organiczne. Jednym z najbardziej ekonomicznie opłacalnych procesów wytwarzania powłok metalicznych na magnezie jest wytwarzanie powłok metodą galwaniczną (zarówno metody prądowe, jak i bezprądowe) [5]. Powłoki metaliczne charakteryzują się również: dobrą lutownością, przewodnością elektryczną, zwiększoną odpornością na ścieranie oraz dekoracyjnym wyglądem [6].

Do roztworów do wytwarzania powłok niklowych dodawane są różnego rodzaju cząstki ceramiczne, tj.: SiC, Al₂O₃, TiO₂, WC, a także SiO₂. Węglik krzemu (SiC) zapewnia wysoką twardość, duży współczynnik przewodności cieplnej i zadowalającą przewodność elektryczną. Kolejną zaletą jest to, że cząstki są stosunkowo łatwe do osadzenia w powłoce podczas procesu elektrochemicznego [7]. Wytworzenie prawidłowych powłok na stopach magnezu wymaga dobrania odpowiednich parametrów procesu, pozwalających na uzyskanie skutecznej ochrony antykorozyjnej. Połączenie Mg/Ni jest typowym przykładem katodowej powłoki i anodowego materiału podłoża. Tego typu połączenie w przypadku wystąpienia wad powierzchniowych w postaci nieciągłości będzie skutkować przyspieszoną korozją.

Galeria

Zobacz więcej