Vol. 50 (2014), Issue 1, p. 57-65

Role of Cadmium on Corrosion Resistance of Zn-Ni Alloy Coatings

Vaishaka R. Rao, A. Chitharanjan Hegde

Abstract

УДК 621.9

 

Cadmium (Cd) catalyzed Zn-Ni alloy plating has been accomplished galvanostatically on mild steel (MS) using gelatin and glycerol as additives. The effect of addition of Cd into Zn-Ni bath has been examined in terms of nickel (Ni) content and corrosion resistance of Zn-Ni-Cd ternary alloy coatings. The process and product of electrolysis under different concentrations of additives and Cd have been investigated by cyclic voltammetry (CV). The effects of current density (c.d.) on Ni content of the alloy have been studied by spectrophotometric method, supported by EDX analysis. The deposition has been carried out under different concentrations of Cd ranging from 0.004 to 0.1M. The corrosion rates (CR) of Zn-Ni alloy coatings have been found to decrease drastically with addition of Cd. It has been also revealed that the CR of binary Zn-Ni alloy coatings decreased with the increase of Cd concentration only up to a certain optimal concentration, i.e., up to 0.02M, and then remained unchanged. An effort to change the anomalous type of codeposition into normal one by changing the molar ratios of the metal ions, i.e. [Cd2+]/[Ni2+] as 0.01, 0.05 and 0.25 has remained futile. CV study demonstrated an important role of Cd in mutual depositions of Zn+2 and Ni+2 ions by its preferential adsorption, thus leading to the increased Ni content of the alloy. The bath composition and operating parameters have been optimized for deposition of bright and uniform Zn-Ni-Cd alloy coatings. Changes in the surface morphology and phase structure of Zn-Ni alloy coatings due to addition of Cd has been confirmed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) study respectively. Experimental investigations so as to identify the role of Cd in codeposition Zn-Ni alloy coatings have been carried out and the results are discussed.

 

Keywords: Zn-Ni-Cd alloy, glycerol, corrosion study, XRD, SEM.

 

 

Электроосаждение цинк-никелевых сплавов с использованием кадмия в качестве катализатора проводилось гальваностатически на низкоуглеродистой (мягкой) стали, с добавлением желатина и глицерина. Изучено влияния кадмия на свойства цинк-никелевой ванны с точки зрения содержания никеля и устойчивости к коррозии покрытий из сплавов цинк-никель-кадмий. Циклическая вольтамперометрия  была главным методом при анализе процесса и продуктов электролиза при различных концентрациях кадмия и других добавок. С помощью спектрометрии и энергорассеивающего рентгеновского анализа было изучено влияние плотности тока на содержание никеля. Осаждение было выполнено при концентрации кадмия в пределах 0,004–0,1M. Как оказалось, скорость коррозии покрытий из цинк-никелевого сплава значительно снижается при добавлении кадмия. Однако, следует отметить, что такое снижение скорости коррозии происходит только при определенных концентрациях кадмия, то есть вплоть до концентрации 0,02M, а при более высокой величине эта скорость остается неизменной. Все попытки изменить тип совместного осаждения из нетипичного в типичный путем изменения молярного соотношения ионов металла, то есть [Cd2+]/[Ni2+] как 0,01; 0,05 и 0,25 оказались безрезультатными. С помощью циклической вольтамперометрии удалось показать важную роль кадмия, то есть его избирательную адсорбцию при совместном осаждении ионов Zn+2 и Ni+2, результатом чего стало увеличение содержания никеля в сплаве. Химический состав и рабочие характеристики цинк-никелевой ванны были оптимизированы для получения однородных светлых покрытий из сплава Zn-Ni-Cd. Для анализа морфологии поверхности покрытий из сплава Zn-Ni с добавлением никеля был использован метод рентгеновской дифракции, (XRD), а сканирующая электронная микроскопия (SEM) позволила исследовать фазовую структуру таких покрытий. В работе представлены результаты экспериментов, проведенных для установления роли кадмия при совместном осаждении покрытий из Zn-Ni сплавов.

 

Ключевые слова: сплав Zn-Ni-Cd, глицерин, исследование коррозии, рентгеновская дифракция (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM).

 

 

Download full-text PDF. 690 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.