Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Fakhreddin Ashrafizadeh
کیوان رئیسی (استاد راهنما) سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
SAMANEH ESMAILZADEH
سمانه اسماعیل زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Effect of deposition current density on super-hydrophobicity characteristic of nickel electrodeposited coatings with micro-nano hierarchical structures
In this study, the effect of current type and deposition current density on physical properties, wetting behavior and corrosion resistance of nickel coatings electrodeposited on copper substrate were studied. In this order, nickel coatings with hierarchical structure were fabricated on copper substrate by electrodeposition process at the current densities of 10, 20, 30, 50 and 70 mA.cm -2 . For the characterization of the coatings, Morphology, topography, thickness, grain size and texture of the coatings were examined. The coatings morphology studied by scanning electron microscope. The results showed that the coatings structure consisted of micro-cones with nano-cones arrays randomly dispersed on each micro-protrusion. The relative texture was determined by X-ray diffraction pattern which showed the relative texture of (220) for all coatings and it was remained unchanged by increasing the current density. The surface topography of the coatings was studies by means of atomic force microscopy exhibited a reduction of surface roughness by increasing the current density. The water contact angle measurement results showed that nickel coatings was superhydrophil at first, but, for coatings produced at the current density lower then 70 mA.cm -2 . The wettability varied from super-hydrophilicity to super-hydrophobicity by exposing in air at room temperature. The corrosion behavior of different coatings was evaluated in 3.5wt.% NaCl solution by electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization measurements. The results revealed the positive effect of hydrophobicity on corrosion resistance of the coatings and it was shown that the coating produced at 20 mA.cm -2 had higher polarization resistance and lower corrosion current density. In order to investigate the long term durability of superhydrophobic coatings, EIS measurements were carried out after immersion in 3.5wt.% NaCl solution at different times. It was shown that the polarization resistance of coatings was increased and then decreased gradually. Also, in order to study the effect of current type on coatings properties, nickel coatings was performed by pulse electrodeposition on copper substrate at constant current density (20 mA.cm -2 ) and different T on and T off . SEM images showed that the cone size and roughness of surface have been decreased in pulse electrodeposition. The contact angle measurements showed these coatings were not able to be superhydrophobic. Key words : Super-hydrophobicity, Electrodeposition, Morphology , Corrosion
در این پژوهش به بررسی اثر نوع و چگالی جریان پوشش دهی بر خواص فیزیکی، رفتار خیس شوندگی و مقاومت به خوردگی پوشش های نیکل رسوب داده شده روی زیرلایه مس پرداخته شده است. به این منظور پوشش های نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانومتر به روش رسوبدهی الکتریکی و در چگالی جریان های 10، 20، 30، 50 و mA/cm 2 70 روی زیرلایه مس تولید شدند. جهت مشخصه یابی پوشش‌های به دست آمده مورفولوژی، توپوگرافی، ضخامت پوشش، اندازه دانه و بافت پوشش ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ساختاری از میکرو مخروط ها تمام سطح را پوشانده و روی آن ها نانو مخروط هایی به صورت اتفاقی پراکنده شده اند. بافت نسبی پوشش ها توسط الگوی پراش پرتوی ایکس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آن نشان داد که همه پوشش ها دارای بافت ترجیحی (220) هستند و تغییر چگالی جریان پوشش دهی بر بافت نسبی پوشش‌ها تاثیر چشمگیری نداشته است. با بررسی توپوگرافی سطح پوشش ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی مشخص شد که افزایش چگالی جریان سبب کاهش زبری سطح پوشش شده است. نتایج اندازه گیری زاویه تماس آب روی سطح پوشش ها نشان داد که در ابتدا پوشش‌های تولید شده در همه چگالی جریان ها فوق آبدوست بودند، ولی با قرار گرفتن نمونه ها در هوا خواص خیس شوندگی پوشش ها تغییر کرد و پوشش های به دست آمده در چگالی جریان های کمتر از mA/cm 2 70 فوق آبگریز شدند. همچنین رفتار خوردگی پوشش ها توسط آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3% کلرید سدیم ارزیابی شد. نتایج حاصل از آزمون های خوردگی تاثیر آبگریزی را بر افزایش مقاومت به خوردگی پوشش های نیکل نشان داد و مشاهده شد که پوشش تولید شده در دانسیته جریان mA/cm 2 20 نسبت به سایر پوشش ها از چگالی جریان خوردگی کمتر و مقاومت پلاریزاسیون بیشتری برخوردار است. به منظور بررسی پایداری بلندمدت پوشش های فوق آبگریز، آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به مدت چند روز در محلول 5/3% کلرید سدیم انجام شد و مشاهده شد که مقاومت پلاریزاسیون در همه پوشش ها ابتدا به تدریج افزایش یافته و سپس با سرعت کم کاهش یافت. همچنین جهت بررسی تاثیر نوع جریان بر خواص پوشش، رسوبدهی نیکل روی زیرلایه مس توسط جریان پالسی در چگالی جریان ثابت mA/cm 2 20 و T on و T off متفاوت صورت گرفت. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی نشان داد که جریان پالسی سبب کاهش زیاد اندازه مخروط های روی سطح شده و زبری پوشش ها کاهش یافته است. نتایج حاصل از اندازه گیری زاویه تماس روی سطح پوشش ها عدم توانایی این نوع پوشش ها را در رسیدن به فوق آبگریزی با گذشت زمان تایید کرد. کلمات کلیدی فوق آبگریزی، رسوبدهی الکتریکی، مورفولوژی سطح، ساختار سلسله مراتبی، خوردگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی