Literaturstelle zur Suche nach ""
Einfluss der Prozessparameter auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von galvanischen Zinkschichten
Die elektrochemische Abscheidung ist ein wichtiges Verfahren zur Herstellung von hochbeständigen Korrosionsschutzschichten für unterschiedliche Anwendungen, beispielsweise den Automobilbau, Maschinenbau oder verschiedene Außen- und Offshore-Anwendungen mit hohen Umweltbelastungen. Darüber hinaus müssen Korrosionsschutzschichten auch funktionelle oder dekorative Eigenschaften (z. B. Farbe oder Glanz) und mechanische Eigenschaften (Verschleißbeständigkeite) aufweisen. Die Kristallstruktur von abgeschiedenen Metallen hängt von unterschiedlichen Prozessparametern bei der Abscheidung ab, wie der Stromdichte, der Metallionenkonzentration, den Arten der Zusatzstoffe (Inhibitoren), dem pH-Wert, der Elektrolyttemperatur oder der Hydrodynamik (Strömungscharakteristik). Die Stromdichte beispielsweise beeinflusst sowohl die Mikrostruktur einer Schicht (Art der Kristalle und deren Textur) als auch deren mechanische Eigenschaften (Härte). Für die Untersuchung wurde Zink aus einem cyanidfreien Elektrolyten mit verschiedenen Zusätzen auf Stahlblech abgeschieden. Die Stromausbeute und damit auch die Abscheidegeschwindigkeit hängen von den Elektrolytparametern ab. Die Zinkschichten wiesen in Abhängigkeit von Stromdichte und Elektrolytzusammensetzung verschiedene Kristallstrukturen auf. Diese Unterschiede machten sich auch bei den mechanischen Eigenschaften und der Rauheit bemerkbar. Die prozessabhängige Struktur wurde mittels Röntgenbeugung (Mikrostruktur), REM (Morphologie) und instrumentierte Eindringprüfung (Härte, Eindringmodul, Kriechverhalten) untersucht. Die Kenntnis dieser Kennwerte ist für die Durchführung von Simulationen der galvanischen Abscheidung notwendig.
WOMag 09/2013 Baier, Jennifa; Lange, Th.; Sahre, M.
Process-related interdependence of microstructure and mechanical properties of zinc coatings
Electrochemical deposition (ECD) is of great importance in particular for highly durable long-term corrosion protection in various areas such as automotive bodywork, construction industry and several outdoor and off-shore applications under harsh environments. In addition to corrosion protection, other functional properties such as decorative features (e. g. color and gloss) and mechanical properties (resistance to mechanical use) are of interest. The crystal structure of electrodeposited metals depends on several process-related parameters such as current density, electrolyte concentration, types of additives (inhibitors), pH-value, electrolyte temperature and hydrodynamics (flow characteristics). A distinct process parameter such as current density may affect both microstructure, i. e. the type of deposit structure and texture, and mechanical properties, e. g. indentation hardness and indentation modulus. Zinc was electrodeposited on steel sheets from a cyanide-free alkaline electrolyte by using different additives. The current efficiency and the deposition rate remarkably depend on the electrolyte conditions. Different crystal structures of zinc were observed in dependence on current density and electrolyte composition. As a result, mechanical properties and roughness of the coatings are affected by the crystal structure. The process-related interdependence of microscopic features and macroscopic properties of zinc deposits was studied by X-ray diffraction (XRD) regarding microstructure, by scanning electron microscopy (SEM) with respect to morphology and by instrumented indentation testing (IIT) for determination of indentation hardness, modulus and creep. It has been shown that the interdependence of process-related deposition parameters, deposit microstructure and macroscopic coating properties is a prerequisite of a model-based process simulation.
