Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Fakhreddin Ashrafizadeh
کيوان رئيسي (استاد راهنما) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
SAMANEH ESMAILZADEH
سمانه اسماعيل 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
چکيده در اين پژوهش به بررسي اثر نوع و چگالي جريان پوشش دهي بر خواص فيزيکي، رفتار خيس شوندگي و مقاومت به خوردگي پوشش هاي نيکل رسوب داده شده روي زيرلايه مس پرداخته شده است. به اين منظور پوشش هاي نيکل با ساختار سلسله مراتبي ميکرو- نانومتر به روش رسوبدهي الکتريکي و در چگالي جريان هاي 10، 20، 30، 50 و mA/cm 2 70 روي زيرلايه مس توليد شدند. جهت مشخصه يابي پوشش‌هاي به دست آمده مورفولوژي، توپوگرافي، ضخامت پوشش، اندازه دانه و بافت پوشش ها مورد ارزيابي قرار گرفتند. بررسي مورفولوژي پوشش ها توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي نشان داد که ساختاري از ميکرو مخروط ها تمام سطح را پوشانده و روي آن ها نانو مخروط هايي به صورت اتفاقي پراکنده شده اند. بافت نسبي پوشش ها توسط الگوي پراش پرتوي ايکس مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج حاصل از آن نشان داد که همه پوشش ها داراي بافت ترجيحي (220) هستند و تغيير چگالي جريان پوشش دهي بر بافت نسبي پوشش‌ها تاثير چشمگيري نداشته است. با بررسي توپوگرافي سطح پوشش ها توسط ميکروسکوپ نيروي اتمي مشخص شد که افزايش چگالي جريان سبب کاهش زبري سطح پوشش شده است. نتايج اندازه گيري زاويه تماس آب روي سطح پوشش ها نشان داد که در ابتدا پوشش‌هاي توليد شده در همه چگالي جريان ها فوق آبدوست بودند، ولي با قرار گرفتن نمونه ها در هوا خواص خيس شوندگي پوشش ها تغيير کرد و پوشش هاي به دست آمده در چگالي جريان هاي کمتر از mA/cm 2 70 فوق آبگريز شدند. همچنين رفتار خوردگي پوشش ها توسط آزمون پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي در محلول 5/3% کلريد سديم ارزيابي شد. نتايج حاصل از آزمون هاي خوردگي تاثير آبگريزي را بر افزايش مقاومت به خوردگي پوشش هاي نيکل نشان داد و مشاهده شد که پوشش توليد شده در دانسيته جريان mA/cm 2 20 نسبت به ساير پوشش ها از چگالي جريان خوردگي کمتر و مقاومت پلاريزاسيون بيشتري برخوردار است. به منظور بررسي پايداري بلندمدت پوشش هاي فوق آبگريز، آزمون طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي به مدت چند روز در محلول 5/3% کلريد سديم انجام شد و مشاهده شد که مقاومت پلاريزاسيون در همه پوشش ها ابتدا به تدريج افزايش يافته و سپس با سرعت کم کاهش يافت. همچنين جهت بررسي تاثير نوع جريان بر خواص پوشش، رسوبدهي نيکل روي زيرلايه مس توسط جريان پالسي در چگالي جريان ثابت mA/cm 2 20 و T on و T off متفاوت صورت گرفت. تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي نشان داد که جريان پالسي سبب کاهش زياد اندازه مخروط هاي روي سطح شده و زبري پوشش ها کاهش يافته است. نتايج حاصل از اندازه گيري زاويه تماس روي سطح پوشش ها عدم توانايي اين نوع پوشش ها را در رسيدن به فوق آبگريزي با گذشت زمان تاييد کرد. کلمات کليدي فوق آبگريزي، رسوبدهي الکتريکي، مورفولوژي سطح، ساختار سلسله مراتبي، خوردگي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی