Electrodeposición de la aleación estaño – niquel a partir de los baños cloruro – fluoruro y pirofosfato

Electrodeposición de la aleación estaño – niquel a partir de los baños cloruro – fluoruro y pirofosfato

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Humberto José Jiménez

Resumen

 

Los recubrimientos electrolíticos de Sn-Ni vienen siendo estudiados desde mediados del Siglo 20. Actualmente, los investigadores continúan haciendo aportes significativos, reformulando los baños electrolíticos y afinando los parámetros de electrodeposición para garantizar la calidad de los recubrimientos, debido a las múltiples aplicaciones que se le atribuyen a estos sistemas. La presente investigación, tiene como finalidad determinar el efecto de los parámetros que rigen el proceso de codeposiciòn de estaño y níquel, fundamentalmente la densidad de corriente, la composición química del baño electrolítico y la agitación; sobre la composición y el espesor de los recubrimientos depositados sobre láminas de acero. El proceso de electrodeposición se realizó en celda Hull y celda paralela, a partir de los baños electrolíticos de cloruro-fluoruro y pirofosfato. Se utilizaron técnicas de absorción atómica, gravimetría, microscopía electrónica de barrido y energía dispersiva de rayos x, para determinar los porcentajes y perfil de Sn y Ni en las muestras recubiertas, morfología y espesor de los recubrimientos. Los resultados demuestran que la densidad de corriente, tiene un efecto significativo en la composición, morfología y espesor de los recubrimientos, independientemente del tipo de baño electrolítico y de la condición de agitación. La procedencia del baño es determinante en la calidad de los recubrimientos y la condición de agitación reduce el espesor de los recubrimientos.

Palabras claves: Composición, Deposición, Electrodeposición, Estaño – Níquel, Estructura, Parámetros, Recubrimiento.

 

Abstract

 

The electrochemical coatings of Sn-Ni have been studied since the mid-20th century. Researchers are continuing to make significant contributions by reformulating electrolytic baths and fine-tuning electrodeposition parameters to ensure the quality of coatings due to multiple applications they attribute to these systems. The present investigation has the purpose of determining the effect of the parameters that govern the process of codeposition of tin and nickel, mainly the current density, the chemical composition of the electrolytic bath and the stirring; on the composition and thickness of the coatings deposited on steel sheets. The electrodeposition process was performed in Hull cell and parallel cell, from the electrolytic chloride-fluoride and pyrophosphate baths. Atomic absorption, gravimetric, scanning electron microscopy and x-ray dispersive energy, were used to determine the percentages and profile of Sn and Ni in the coated samples, morphology and thickness of the coatings. The results show that the current density has a significant effect on the composition, morphology and thickness of the coatings, regardless of the type of electrolytic bath and the agitation condition. The origin of the bath is decisive in the quality of the coatings and the condition of agitation reduces the thickness of the coatings.

Key words: Composition, Deposition, Electrodeposition, Tin - Nickel, Structure, Parameters, Coating.

 

Resumo

 

Os revestimentos eletrólitos de Sn-Ni foram estudados desde meados do século 20. Hoje, os pesquisadores continuam a fazer contribuições significativas reformulando os banhos eletrolíticos e ajustando os parâmetros de eletrodeposição para garantir a qualidade dos revestimentos devido a múltiplas aplicativos que são atribuídos a esses sistemas. A presente investigação tem como objetivo determinar o efeito dos parâmetros que regem o processo de codificação de estanho e níquel, principalmente a densidade atual, a composição química do banho eletrolítico e a agitação; sobre a composição e espessura dos revestimentos depositados em chapas de aço. O processo de electrodeposição foi realizado em células de Hull e células paralelas, a partir dos banhos eletrolíticos de cloreto-fluoreto e pirofosfato. A absorção atômica, gravimetria, microscopia eletrônica de varredura e energia dispersiva de raios-x foram utilizados para determinar as porcentagens e perfil de Sn e Ni nas amostras revestidas, morfologia e espessura dos revestimentos. Os resultados mostram que a densidade atual tem um efeito significativo na composição, morfologia e espessura dos revestimentos, independentemente do tipo de banho eletrolítico e da condição de agitação. A origem do banho é decisiva na qualidade dos revestimentos e a condição de agitação reduz a espessura dos revestimentos.

Palavras-chave: Composição, Deposição, Eletrodeposição, Estanho - Níquel, Estrutura, Parâmetros, Revestimento.

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Detalles del artículo

Biografía del autor/a (VER)

Humberto José Jiménez, Universidad Nacional Experimental Politecnica (UNEXPO) Puerto Ordaz

Doctor en Metalurgia y Ciencia de los Materiales.

Referencias (VER)

S. Shetty and A. Chitharanjan, “Electrodeposition of Sn-Ni alloy

coatings and their characterization”, Materials Science Forum, vol. 830-831, pp. 655-658, Oct. 2015.

M. Uysal, H. Gormus, R. Karslioglu, A. Alp and H. Akbulut, “Electrochemical performance of pulse electrodeposited Sn-Ni/MWCNT composite anode for lithium – ion batteries” Acta Phisica Polonica A, vol. 125, N° 2, pp. 632-641, Apr. 2014.

S. D. Jiang, X. Ma and Y. Fu, “High performance Sn-Ni alloy nanorod electrodes prepared by Electrodeposition for lithium ion rechargeable battheries”, Journal of Applied Electrochemistry, vol.42, Issue 8, pp. 555-559, Aug. 2012.

H. Jiménez, L. Gil, M. Staia and E. Puchi-Cabrera, “Effect of deposition parameters on adhesion, hardness and wear resistance of Sn-Ni electrolytic coatings” Surface & Coating Technology, pp. 2072 2079, Sep. 2008.

S. Shetty and A. Chitharanjan, “Electrodeposition of Sn-Ni alloy coatings from water – splitting application from alcaline medium”, Metallurgical and Materials Transaction B, vol. 48, Issue 13, pp. 632-641, Jan. 2017.

X. Hou, S. Hu, W. Peng, Z. Zhan and Q. Ru, “Study of lithium storage properties of the Sn–Ni alloys prepared by magnetic sputtering technology”. Acta Metallurgical, vol. 23, N° 5, pp. 363 – 369, Oct. 2010.

W. Sang, K. Koji, H. Hirokazu, K. Masato, and K. Kiyoshi, “Threedimensionally ordered macroporous Ni-Sn anode for lithium batteries”, Journal of Power, vol. 189, pp. 726-729, Apr. 2009.

G. Vassilev, K. Lilova. And J. Gachon, “Phase diagram investigations of the Ni-Sn-Bi system”, Journal of Alloys and Compounds”, vol. 469, pp. 264-269. Feb. 2009.

S. Hitomi, S. Tomohide, Y. Tokihiko, M. Toshiyuki, and O. Tetsuya, “Electrodeposited Sn -Ni Alloy Film as a High Capacity Anode Material for Lithium – Ion Secondary Batteries”, Electrochemical and Solid State, vol. 6, pp. A218-A220, May. 2003.

N. Parkinson, S. Britton and R. Angles, “Electrodeposited Tin Nickel Alloys coatings”, Sheet Metal Industries, pp. 757-767, Ago. 1951.

H. Dillenberg, R. Kaiser and D, Wuppertal, “Electrolitica Plating of Tin – Nickel”, Patent N° 3.772.168, US, Nov. 1973.

H. Enomoto and A. Nakagama, “Tin – Nickel Alloy Deposition from Pyrophosphate Baths”, Metal Finishing, pp. 30-41, Ago. 1978.

H. Tadao, “From Art of Technology Developments in Electroplating in Japan”, Plating and Surface Finishing, pp. 34-37, Sep. 1991.

H. Jiménez, “Electrodeposición y caracterización de recubrimientos de estaño – níquel sobre láminas de acero”, Tesis PhD, Escuela de Metalurgia y Ciencia de los Materiales. UCV, Venezuela, 2005.

D. Fletcher and F. Walsh, “Industrial Electrochemistry”, Second Edition, London: Blackie Academic & Professional, pp. 385-400, 1993.

E. Julve, “Electrodeposición de Metales”, Primera Edición, Barcelona: E.J.S., pp. 29-70, 2000.

H. Jiménez, “Influencia de los parámetros de electrodeposición en la resistencia a la corrosión de recubrimientos de Sn–Ni”, Puente Revista científica Universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga, vol. 5, N° 2, pp. 33 – 38, Oct. 2011.

ASTM, B767-88, 2010.

F. Lowenheim, “Electroplating American Electroplaters Society”, McGraw-Hill Company, 1978, pp. 300-330.

S. K. Jalota, “Tin – Nickel Alloy Plating”, Metal Finishing Guidebook, 2002, pp. 279-280.

W. Safanek, “The Properties of Electrodeposit Metals and Alloys”, American Elsevier Publishing, pp. 1-19, 1974.

C. Faust, “Structure and Properties of Electroplates”, ASM, MEI, pp. 1-17, 1979.

J. Cuthbertson and N. Parkinson, “Electrodeposition of Tin – Nickel Alloy Plate from Chloride – Fluoride Electrolytes”, Journal of Electrochemical Society, pp. 107-119, Mar. 1953.