پوشش‌دهی الکترولس نیکل- فسفر به‌روش نوین گرمایش موضعی زیرلایه (پایه داغ)

نویسندگان

1 پردیس دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی مواد، اصفهان، ایران

2 دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی مواد، اصفهان، ایران

چکیده

با توجه به پایین بودن نرخ آبکاری حمام‌های الکترولس نیکل- فسفر و نیاز به زمان بیشتر برای ایجاد پوشش بر سطح قطعه، تکنیکی جدیدی به نام پوشش‌دهی الکترولس به‌روش گرمایش موضعی زیرلایه که مبتنی بر اصلاح پارامتر دمایی این نوع حمام است، معرفی و مزیت آن نسبت به آبکاری با روش متداول بیان شده است. به‌منظور ایجاد تجهیزات مناسب برای عملیاتی کردن این ایده و پس از مطالعات لازم از سیستم مقاومت الکتریکی برای حرارت دادن پایه، از روش دمش هوا و سیستم آبگرد سرد کننده بدنه حمام به‌ترتیب برای کنترل دمای نزدیک قطعه و محلول و دمای سرتاسری محلول استفاده شد. با توجه به توان هیتر 1000 واتی مورد استفاده، به‌ترتیب دمای زیرلایه و دمای سرتاسری محلول حدود 190 و 80 درجه سانتی‌گراد حاصل شد. در مقایسه با نرخ حدودی 20 میکرومتر بر ساعت در دمای 90 درجه سانتی‌گراد و 4/7 = pH در روش متداول آبکاری الکترولس، نتایج این مطالعه نشان داد که نرخ آبکاری می‌تواند تا حدود 60 درصد نسبت به‌روش معمول افزایش یابد و به حدود 32 میکرومتر بر ساعت برسد. علاوه بر افزایش نرخ آبکاری، مزیت‌هایی همچون امکان آبکاری موضعی قطعات، کاهش هزینه‌های آبکاری و امکان ایجاد پوشش تغییر گرادیانی خواص به‌صورت ترکیبی و ضخامتی در روش معرفی شده وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

ELECTROLESS Ni-P COATING VIA THE NOVEL SUBSTRATE LOCAL HEATING (HOT SUBSTRATE) TECHNIQUE

نویسندگان [English]

  • P. Verdi 1
  • S. M. Monirvaghefi 2
  • F. Ashrafizadeh 2
1 Materials Engineering Group, Pardis College, Isfahan University of Technology
2 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Postal Code 84156-83111, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Regarding to the low rate of conventional Ni-P electroless plating method that needs more time to make a coating on the substrate surface, a new technique called “substrate local heating” was introduced based on the temperature parameter modification and its advantages were expressed and compared to the conventional electroless plating technique (temperature=90°C, pH=4.7). In order to provide necessary equipment making this approach practicable, electrical resistance was used as the heating source, and air injection and cooling water circulation were employed to control the solution temperature near the substrate and in the bulk solution, respectively. Considering the heater power (1000 W), the substrate and bulk temperatures were about 190°C and 80°C, respectively. This novel method could enhance the plating rate up to 32 µm/h which was about 60% greater than that of the conventional method, 20 µm/h. Moreover, benefits such as local plating, reduction of production costs, and formation of functionally graded coatings (FGC) can be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electroless
  • Nickel-Phosphorus coating
  • Water circulation
  • Plating rate
  • Substrate local heating

مراجع

1. Yokohama, H., Fayolle, M. T., Galfré, A., Fukumuro, N., Yae, S., Maeda, K., and Yamamoto, T., “Kinetic Modelling of Electroless Nickel-Phosphorus Plating Under High Pressure”, ACS Omega, Vol 5, No. 12, pp. 6937-6946, 2020.
2. Nanai, L., Nanoscaled Films and Layers, IntechOpen, Chapter 2, pp 27-50, 2017.
3. Zhang, B., Amorphous and Nano Alloys Electroless Depositions, 1st ed., Elsevier Inc, 2016.
4. Ankita, S., and Singh, A. K., “Corrosion and Wear Resistance Study of Ni-P and Ni-P-PTFE Nanocomposite Coatings”, Central European Journal of Engineering, Vol. 1, No. 13, pp. 234-243, 2011.
5. Allahkaram, S. R., Salmi, S., and Tohidlou, E., “An Investigation on Effects of TiO2 Nano-Particles Incorporated in Electroless NiP Coatings’Properties”, International Journal of Modern Physics: Conference Series, Vol. 5, pp. 833-840, 2012.
6. Darji, M., and Hu, L., “Super High Speed Electroless Nickel Plating Process”, The National Association for Surface Finishing (NASF), pp 23-30, 2007.
7. Loto, C. A., “Electroless Nickel Plating– A Review”, Silicon, Vol. 8, No. 2, pp. 177-186, 2016.
8. Cobley, A., Saez, V., and Mason, T., “The Use of Ultrasound to Enable Low Temperature Electroless Plating”, Circuit World, Vol. 38, No. 1, pp. 12-15, 2012.
9. Huang, L., Wang, K., and Jia, P., “Analysis on the Effects of Mechanical Attrition on the Mechanical Properties of Electroless Alloy Surface Coating”, Chemical Engineering Transactions, Vol. 59, pp. 133-138, 2017.
10. Anvari, S. R., Monirvaghefi, S. M., Enayati, M. H., “Novel Investigation on Nanostructured Multilayer and Functionally Graded Ni-P Electroless Coatings on Stainless Steel”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 24, pp. 2373-2381, 2015.
11. Wu, P., and Jiang, J., “Effect of Plating Temperature on Electroless Amorphous Ni-P Film on Si Wafers in an Alkaline Bath Solution”, Applied Nanoscience, Vol. 7, No. 6, pp. 325-333, 2017.
12. Verdi, P., and Monirvaghefi, S. M., “Electroless Ni-P Plating of Carbon Steel via Hot Substrate Method and Comparison of Coating Properties with those for Conventional Method”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 29, pp. 7915-7928, 2020.
13. Riedel, W., “Electroless Nickel Plating”, ASM International, 1991.
14. Sun, R., and Yu, G., “Influence of Hypophosphite on Efficiency and Coating Qualities of Electroless Ni-P Deposits on Magnesium Alloy AZ91D”, International Journal of Electrochemical Science, Vol. 10, pp. 7893-7904, 2015.
15. Verdi, P., “The Evaluation of Electroless Ni-P Plating Process via Substrate Local Heating System (SLHS) and Comparison of Coating Properties with those for Conventional Method”, Ph.D. Thesis, Isfahan University of Technology, 2020.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 40، شماره 3
آبان 1400
صفحه 1-16

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی