| dc.description.abstract | Aluminium som blir brukt i varmevekslere er utsatt for korrosjon i spesielt aggressive omgivelser. Beskyttelse av aluminiumoverflaten er viktig for å beholde mekaniske og kjemiske kvaliteter i prosessene den blir brukt til. Diffusjonsbelegg er tiltenkt en rolle for overflatebeskyttelse for aluminium. Belegget med offermetall vil diffundere inn i substratoverflaten og redusere korrosjonspotensialet for aluminium. Zn har tidligere tiltredd denne rollen som offermetall, men legeringer som offermetall i diffusjonsbelegg er av interesse grunnet synergetiske egenskaper innenfor korrosjonsbeskyttelse. Termisk spraybelegg har blir brukt før som metode for påsetting av belegg på aluminium, men denne teknikken har diverse utfordringer som overbruk av råstoff. Andre metoder er derfor av interesse, og en av disse er elektroplettering. Påsetting av belegg er enkelt å kontrollere ved å utnytte parameter som påsettingstid, temperatur og strøm.
I denne oppgaven ble elektroplettering Zn-Mn gjennomført ved bruk av aluminium som substrat og to elektrolytter; alkalinsk pyrofosfat- og surt sulfatelektrolytt. To forskjellige strømoppsett vil bli benyttet; direkte- og pulsstrøm. Karakterisering av belegget ble gjort igjennom studie av morfologi, kjemisk komposisjon og kjemisk dybdeprofil med analyseverktøy som SEM/EDS, GDOES og Raman spektroskopi. Strømeffektivitet for begge badene og strømoppsettene ble også analysert. Det optimalet badet for hver strømapplikasjon ble bestemt utifra resultatet.
Alle prøvene i begge elektrolyttene inneholdt oksygen i belegget, og med varierende atomisk prosent. Majoriteten av oksygenet i belegget ble bestemt, fra GDOES og Raman spektroskopi, til å ankomme fra oksidering av metall som var påsatt på toppen av belegget. Dette var spesielt tydelig når Mn var påsatt på toppen. Prøven med det laveste atomiske oksygeninnholdet var den der Mn var påsatt hovedsaklig inne i belegget. Inkludering av Mn i belegget var favorisert, for alle prøver, da det ble påsatt stor katodisk strømtetthet. Resultatet kom hovedsaklig fra mindre utvikling av hydrogengass under elektropletteringen. Bruk av pulsstrøm favoriserte gjevn og kompakt beleggdannelse for lave strømtettheter, og ugjevn og klumpete belegg for større strømtettheter. Påsettelse av Zn-Mn legering var favorisert ved bruk av pulsstrøm, og ved kantene på prøvene der strømtettheten var størst. Strømeffektiviteten var generelt høyere for den alkalinske elektrolytten enn for den sure elektrolytten for begge strømapplikasjoner, og er derfor den elektrolytten som viser størst potensialet for Zn-Mn elektroplettering. | |
| dc.description.abstract | Aluminium used in heat exchanger application is susceptible towards corrosion in aggressive environments. Protection of the aluminium surface is important for the metal to retain mechanical and chemical properties. Diffusion coating is considered a possibility for aluminium surface protection, where sacrificial metal is diffused into the metal surface and reducing the corrosion potential for the substrate. Zn has previously been utilised as sacrificial metal, but alloying elements in the diffusion coating are of interest due to their synergistic effect towards corrosion protection. Methods used for depositing coating on aluminium include thermal spray coatings. However problems with spray coating application, like overuse of feedstock, have lead to other possible methods being considered. One of these are electrodeposition. Deposition of coating with electrodeposition is easy to control with parameters like deposition time, temperature and current.
In this thesis, electrodeposition of Zn-Mn was attempted using aluminium as substrate and utilising two different electrolytes; alkaline pyrophosphate and acidic sulphate electrolyte. Usage of two different current application, direct and pulse current, were examined. Characterisation of deposits through morphology, chemical composition and chemical depth profile was achieved by using SEM/EDS, GDOES and Raman spectroscopy methods for examination. Current efficiency of the baths for both current application were also reviewed, and the optimal setup was concluded for at the end.
All samples in both electrolytes included oxygen in the final coating, with varying at. $\ce{\%}$. Most of the oxygen content was found, from EDS analysis, GDOES and Raman spectroscopy, to be from oxidation of metal deposited at the surface. Especially was this evident when Mn had deposited at surface, as the lowest content of oxygen found was that of the sample where Mn was mainly inside the coating. Inclusion of the less noble metal, Mn, in the coating was favoured for all samples when applying larger cathodic current densities. This result was effected from different hydrogen evolution intensity regarding deposition. Pulse current application favoured more compact and uniform deposit distribution for lower current densities, and less uniformity and more clustered morphology for larger current densities. Co-deposition of Zn-Mn was favoured using PC setup, and more specifically at the edges of the samples where the cathodic current density was largest. Current efficiency was overall larger for alkaline pyrophosphate than the acidic sulphate bath, and is the electrolyte displaying best properties. | |
