Structural, Mechanical and Corrosion Behavior of Ni-P-TiO2 Composite Coatings: Effect of Current Density

Abstract

Композитні покриття Ni-P-TiO2 важливі для техніки завдяки таким властивостям, як стійкість до зносу та корозії, електро- та теплопровідність, магнітним властивостям. У роботі вперше досліджено вплив густини струму на електроосаджені композитні покриття Ni-P-TiO2. Композитні покриття Ni-PTiO2 осаджувалися на мідні підкладки з густинами прикладеного струму, рівними 1, 3, 5, 7 та 9 А·дм – 2. Для дослідження морфологічних, мікроструктурних та механічних властивостей використовували рентгеноструктурний аналіз (XRD), скануючу електронну мікроскопію (SEM), енергодисперсійну спектроскопію (EDS) та аналіз мікротвердості. З іншого боку, корозійні властивості покриттів оцінювали за допомогою поляризаційної та електрохімічної імпедансної спектроскопії (EIS). Результати XRD показують, що включення наночастинок TiO2 в покриття змінює відносну інтенсивність піку Ni, а також його ширину. Крім того, мікротвердість покриттів помітно збільшується з густиною струму. Найкращу мікротвердість і корозійну стійкість демонструє композитне покриття Ni-P-TiO2, нанесене електроосадженням при 3 А·дм – 2.

Ni-P-TiO2 composite coatings are important in engineering due to their properties such as good resistance to wear and corrosion, magnetic properties, electrical and thermal conductivity. In this paper, the effect of current density on electrodeposited Ni-P-TiO2 composite coatings was investigated for the first time. Ni-P-TiO2 composite coatings were deposited with applied current densities (1, 3, 5, 7 and 9 A·dm – 2) on copper substrates. X-ray diffraction (XRD) analysis, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and microhardness analysis were used to study the morphological, microstructural and mechanical properties. On the other hand, the corrosion performance of the coatings was evaluated using Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). XRD results indicate that the inclusion of TiO2 nanoparticles into the coatings alters the relative intensity of Ni peak as well as peak breadth. In addition, microhardness of the coatings noticeably increased with current densities. Ni-P-TiO2 composite coating electrodeposited at 3 A·dm – 2 exhibits the best microhardness and corrosion resistance.