Síntesis y caracterización química de recubrimientos compuestos Ni-Co/Al2O3

Abstract

The goal of this work is to synthesize Ni-Co/Al2O3 composite coatings using electrodeposition technique. The coatings were deposited on carbon steel AISI-01 substrates, in a bath containing nickel chloride and nickel sulphate as the sources of metal at current densities of 2, 3, 4 and 5 mA/cm2. The effect of applied current on thickness, hardness, composition, adhesion and corrosion behavior in a salty media was investigated. The morphology of the coatings was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction spectroscopy (XRD) while hardness was evaluated by the Vickers micro-hardness test. The adhesion was determinate by Rockwell C indentation test as prescribed by the VDI 3198 norm. Finally, the corrosion resistance of the coatings was evaluated by polarization curves using an electrolytic cell with substitute ocean-water in accordance to the norm ASTM D 1141-98. Results showed that the thickness increased with current density from 3.7 ?m at 2 mA/cm2 to 10.7 ?m at 5 mA/cm2; similarly, hardness of coated substrate increased in 90% when the current density was 5 mA/cm2. It was found that the Co/Ni ratio in the deposited coatings changed with the current applied; thus, the content of Co and Ni in the coatings were 42.4% and 57.6% at 2 mA/cm2, while at 5 mA/cm2 the composition was 44.5% Co and 55.48% Ni. There was not clear effect of current density on the amount of Al2O3 particles co-deposited in the Ni-Co coating, however, the ceramic phase was uniformly distributed in the bulk of the coating but not observed in the surface. The adhesion between the coatings and the substrate materials was more than acceptable, in agreement to the principle of the VDI 3198 [1] indentation test.

El objetivo de este trabajo fue sintetizar depósitos compósitos Ni-Co/Al2O3 por medio de la técnica de electrodeposición sobre acero AISI-01 como sustrato. Los diferentes depósitos se sintetizaron a intensidad de corriente 2, 3, 4 y 5 mA/cm2, dando como resultado cuatro lotes de probetas con recubrimientos de distintas características. Los recubrimientos Ni-Co/Al2O3 sintetizados fueron caracterizados física y morfológicamente para evaluar el efecto de la intensidad de corriente aplicada sobre características como el espesor de recubrimiento, composición, grado de adhesión y dureza, así como su comportamiento electroquímico en medio salino. La morfología de los depósitos fue caracterizada mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD) mientras que la dureza fue evaluada mediante ensayos de microdureza Vickers. La adhesión fue evaluada por ensayos de indentación Rockwell C de acuerdo a la norma VDI 3198. Finalmente, fue evaluado el comportamiento electroquímico en agua de mar sintética de acuerdo a la norma ASTM D 1141-98. Los depósitos formaron películas homogéneas que incrementaron su espesor con el aumento de la intensidad de corriente desde 3.7 ?m para 2 mA/cm2 y hasta 10.7 ?m para 5 mA/cm2. La dureza presentó un comportamiento similar incrementándose 90% para el depósito sintetizado a 5 mA/cm2. Se observó que la relación Co/Ni cambio con la intensidad aplicada; así, la composición cambio desde 16.4% Co y 83.6% Ni para 2 mA/cm2 hasta 38.5%Co y 61.5% Ni para 5 mA/cm2. Las partículas de alúmina fueron distribuidas homogéneamente en el interior del depósito, pero no fueron observadas en la superficie. La adhesión entre el depósito y el sustrato fue aceptable de acuerdo al ensayo de indentación realizado bajo la norma VDI 3198 [1].