Phase relationship and mechanical properties (microhardness and abrasion wear) of electrodeposited alloys (Sn-Ni, Sn-Zn) on low carbon steel have been studied.
Sn-Ni alloy was deposited from solution containing stannous chloride (20g/ℓ), nickel chloride (250g/ℓ), ammonium bifluoride (40g/ℓ) and ammonium hydroxide (35ml/ℓ) at the deposition temperature range of 25˚-95℃ with respective to cathode current density of 270 Amp/㎡ and 530 Am/㎡.
Sn-Zn alloy was deposited from solution containing sodium stannate (101g/ℓ), Zinc cyanide (11.3g/ℓ), sodium cyanide (22.5g/ℓ) and sodium hydroxide (5g/ℓ), operated at the deposition temperature range of 25˚-95℃ and at the cathode current density of 530 Amp/㎡, was operated at the deposition temperature of 25℃ and at the cathode current density range of 270-800 Amp/㎡.
The results of the experiment were as follows:
1. The phase of Sn-Ni alloy deposited at the temperature range of 25˚-35℃ was $Ni_3Sn_4$ and the phase of Sn-Ni alloy deposited at the temperature range of 45˚-95℃ was multiphase mixtures of $Ni_3Sn_4$, $Ni_3Sn_2$ and metastable phase of NiSn. A preferred orientation of the plane (110) has been found in NiSn deposited at the temperature range of 65˚~ 75℃.
The phase of Sn-Zn alloy deposited was mixtures of βSn and Zn. Preferred orientations of planes (112) and (301) have been detected especially in βSn at the temperature of 25℃ and 75℃ respectively.
2. Hardness of Sn-Ni alloy electrodeposited at the temperature of 85℃ and cathode current density range of 270-530 Amp/㎡ was maximum but specipic abrasion was minimum.
Hardeness of Sn-Zn alloy electrodeposited at the temperature of 25℃ and cathode current density of 530 Amp/㎡ was maximum but specipic abrasion was minimum.
It had been found that when the thickness of deposit was 25 times more than the depth of indenter peneteration, the measured hardness was characteristic of the deposit and was not affected by the base metal. Especially when the thickness of deposit was 3C㎛ the measured wear volume was minimum.
본 실험에서는 저탄소강 (0.048wt % C)의 소지금속에 주석-니켈계 합금 및 주석-아연계 합금을 전기도급하였으며, 도금조건에 따른 도금층이 조성, 상 및 기계적성질(미소경도와 마모특성)의 변화와 그 기구에 관하여 연구하였다.
주석-니켈계 합금도금의 욕탕은 stannous chloride(20g/l), nickel chloride(250g/l), ammonium bifluoride(40g/l) 및 ammonium hydroxide(35ml/l)가 포함된 용액이며, 25 ~ 95℃의 도금욕탕에서 각각 270Amp/ ㎡과 530Amp/㎡의 음극전류밀도에서 도금을 하였다.
또한 주석-아연계 합금도금의 욕탕의 조성은 sodium stannate(101g/l),zinc cyanide(11.3g/l),sodium cyanide(22.5g/l) 및 sodium hydroxide(5g/l)이며, 음극전류밀도를 530Amp/㎡로 일정하게 하고서 욕탕의 온도를 25℃에서 95℃ 까지 변화시킨 경우와 욕탕의 온도를 25℃로 일정하게 하고서 음극의 전류밀도를 270Amp/㎡에서 800Amp/㎡ 까지 변화시킨 경우에 있어 각각 도금을 하였다.
주석-니켈계 합금도금에서 도금층의 상은 음극의 전류밀도의 변화에는 관계없이 욕탕의 온도변화에 따라 25℃ ~ 35℃ 범위에서는 $Ni_3Sn_4$, 45℃ ~ 95℃에서는 $Ni_3Sn_4$, $Ni_3Sn_2$ 및 준안정 상인 NiSn이 혼합된 상들이 나타났으며, 특히 65℃ ~ 75℃에서 형성된 도금층에서는 NiSn의 성장방향이 강한 우선방위를 보이고 있었으며, 도금층의 합금의 성분비는 도금욕탕의 온도가 증가함에 따라 니켈의 성분비가 증가하였다.
주석-아연계 합금도금층에서는 βSn과 Zn의 혼합된 상이 나타났으며, βSn결정의 우선방위가 존재하였고, 도금조건에 따라 합금의 성분비는 변화되었다.
이같이 도금조건에 따라 합금도금층의 성분비 및 상 등이 변화되는 것은 음극에서 석출되는 금속이온들의 활동도가 달라지기 때문인 것으로 고려되었다.
주석-니켈계의 합금도금층의 미소경도는 음극의 전류밀도에 관계없이 도금욕탕의 온도가 25℃부터 85℃ 까지는 증가하였지만 95℃에서는 감소를 보였고, 도금층의 비마모량은 미소경도와는 반대의 경향을 보였다.
주석-아연계의 합금도금층의 미소경도는 음극의 전류밀도가 530Amp/㎡인 경우에 욕탕의 온도가 25℃부터 95℃ 까지 감소하는 경향을 보였으며, 욕탕의 온도가 25℃ 인 경우에 있어서 음극전류 밀도의 값이 270 ~ 800Amp/㎡의 범위에서는 530Amp/㎡인 경우에 미소경도는 최대치를 보였다. 특히 합금도금층의 비마모량은 도금층의 미소경도 및 roughress와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.
도금층의 두께에 따른 미소경도의 변화는 도금층 두께에 대한 indenter깊이의 비가 25이상에서는 일정한 값을 보였고 마모량은 도금층의 두께가 30 ㎛인 경우에 최소치를 보였다.
