Aouissi Lamaa | Université 8 Mai 1945 Guelma

Metal corrosion is a result of the interaction of the metal with its surrounding environment. The Zn, Ni, and Mn elements are commonly used protective coating. The present study, investigation the electrodeposition of Ni-Mn and Zn-Ni-Mn coatings onto a Cu substrate using a sulfate bath at ambient temperature, with a special focus on the effect of deposition potential and [Mn²⁺], on the coatings' nucleation, chemical composition, surface morphology, crystalline structure, and corrosion resistance. The coatings have been prepared and characterized using various techniques, including, CV and, CA. The nucleation and growth processes were investigated based on Scharifker and Hills' (S-H) typical nucleation model. The investigation demonstrates that the deposition potential and [Mn²⁺] had significant effects on the nucleation mode of Ni−Mn and Zn−Ni−Mn alloys. (EDX) analysis of Ni-Mn coatings indicates that an increase in [Mn²⁺] led to changes in the weight fractions of Ni and Mn in the coatings. The Ni content decreased from 96.9 to 94.1 wt.%, while the Mn content increased from 1.5 to 4.6 wt.%. Sulfur content remained constant at approximately 1.5 wt.%. For Zn−Ni−Mn coatings, the co-deposition behavior was anomalous, with Zn as the major element and its content ranging from 55.7 to 69.7 wt.%. Ni content varied from 37.7 to 22.2 wt.%, while the Mn content increased from 1.6 to 4 wt.%, and the S content decreased slightly from 5 to 3.4 wt.%. (SEM) showed that Ni−Mn coatings were uniform with a cauliflower-like morphology, globular-shaped particles, and a porous cracked surface, while the ternary Zn−Ni−Mn coatings had a compact and dense morphology with good uniformity, no cracks, and pyramidal-shaped particles. The crystal structure of XRD is primarily composed of Ni-Mn solid solution and nickel, exhibiting preferred orientations in the FCC structure, specifically along the (111), (200), and (220) planes. The phase diagrams of Zn−Ni−Mn alloys revealed the presence of both η-Zn and NiZn₃ phases in Zn−Ni−Mn coatings, which enhance their corrosion resistance. Corrosion resistance was studied using Tafel and (EIS). The optimized chemical composition for the most corrosion-resistant Ni-Mn coating was estimated as Ni 96.9 and Mn 1.6. In contrast, the optimized composition for the Zn-Ni-Mn coating included55.7 wt.% Zn, 37.7 wt.% Ni, and 1.6 wt.% Mn. After 2 weeks of immersion in saline solution, SEM and XRD investigations reveals that the coatings offer effective cathodic protection through the formation of a protective oxide layer consisting of MnO2 oxide and Ni (OH)Cl hydroxide. exhibiting a non-uniform, with highly porous microstructure, and Zn−Ni−Mn coating showed the formation of Zn5(OH)8Cl2, ZnO, and ZnMn2O4 oxide and hydroxide chloride phases with a non-homogeneous highly porous morphology.

Keywords: Ni−Mn, Zn−Ni−Mn coatings, electrodeposition, corrosion resistance, S-H, nucleation, growth.

Abstract (Ar)

Abstract (Ar):

هدف هذه الأطروحة هو دراسة الترسيب الكهربي لطلاءات Ni-Mn وZn-Ni-Mn على ركيزة النحاس من حمام الكبريتات في درجة حرارة الغرفة مع التركيز بشكل خاص على تأثير جهد الترسيب و[Mn2+]، على تأثير الطلاءات. النواة، التركيب الكيميائي، التشكل السطحي، التركيب البلوري، ومقاومة التآكل. تم تحضير الطلاءات وتمييزها باستخدام تقنيات مختلفة، بما في ذلك CV وCA. تمت دراسة عمليات النواة والنمو بناءً على نموذج النواة النموذجي لشاريفكر وهيلز (SH). يوضح البحث أن إمكانات الترسيب و[Mn2+] كان لها تأثيرات كبيرة على الوضع النووي لسبائك Ni−Mn وZn−Ni−Mn. يشير تحليل (EDX) لطلاءات Ni-Mn إلى أن الزيادة في [Mn2+] أدت إلى تغيرات في أجزاء وزن Ni وMn في الطلاءات. انخفض محتوى النيكل من 96.9 إلى 94.1% بالوزن، بينما زاد محتوى المنغنيز من 1.5 إلى 4.6% بالوزن. بقي محتوى الكبريت ثابتًا عند حوالي 1.5% بالوزن. بالنسبة لطلاءات Zn−Ni−Mn، كان سلوك الترسيب المشترك شاذًا، حيث كان Zn هو العنصر الرئيسي ويتراوح محتواه من 55.7 إلى 69.7٪ بالوزن. تراوح محتوى Ni من 37.7 إلى 22.2% بالوزن، بينما زاد محتوى المنغنيز من 1.6 إلى 4% بالوزن، وانخفض محتوى S قليلاً من 5 إلى 3.4% بالوزن. أظهر (SEM) أن الطلاءات Ni − Mn كانت موحدة مع مورفولوجيا تشبه القرنبيط، وجزيئات كروية الشكل، وسطح متصدع مسامي، في حين أن الطلاءات الثلاثية Zn − Ni − Mn لها شكل مدمج وكثيف مع توحيد جيد، ولا توجد شقوق. ، وجزيئات هرمية الشكل. يتكون الهيكل البلوري لـ XRD بشكل أساسي من محلول صلب Ni-Mn والنيكل، مما يُظهر التوجهات المفضلة في هيكل FCC، وتحديدًا على طول المستويات (111) و(200) و(220). كشفت مخططات الطور لسبائك Zn−Ni−Mn عن وجود مرحلتي η-Zn وNiZn3 في طلاءات Zn−Ni−Mn، مما يعزز مقاومتها للتآكل. تمت دراسة مقاومة التآكل باستخدام جهاز Tafel و (EIS). تم تقدير التركيب الكيميائي الأمثل لطلاء Ni-Mn الأكثر مقاومة للتآكل بـ Ni 96.9 وMn 1.6. في المقابل، تضمنت التركيبة المُحسّنة لطلاء Zn-Ni-Mn 55.7% بالوزن من الزنك، و37.7% بالوزن Ni، و1.6% بالوزن من المنغنيز. بعد أسبوعين من الغمر في المحلول الملحي، كشفت فحوصات SEM وXRD أن الطلاءات توفر حماية كاثودية فعالة من خلال تكوين طبقة أكسيد واقية تتكون من أكسيد MnO2 وهيدروكسيد Ni (OH)Cl. أظهر عرض غير موحد، مع بنية مجهرية عالية المسامية، وطلاء Zn−Ni−Mn تشكيل Zn5(OH)8Cl2، ZnO، وZnMn2O4 مراحل أكسيد وكلوريد الهيدروكسيد مع مورفولوجيا غير متجانسة عالية المسامية.

Abstract (Fr)

Abstract (Fr):

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'électrodéposition de revêtements Ni-Mn et Zn-Ni-Mn sur un substrat de Cu à partir d'un bain de sulfate à température ambiante avec un accent particulier sur l'effet du potentiel de dépôt et du [Mn2+], sur les revêtements. nucléation, composition chimique, morphologie de surface, structure cristalline et résistance à la corrosion. Les revêtements ont été préparés et caractérisés à l'aide de diverses techniques, notamment CV et CA. Les processus de nucléation et de croissance ont été étudiés sur la base du modèle de nucléation typique de Scharifker et Hills (S-H). L'enquête démontre que le potentiel de dépôt et le [Mn2+] ont eu des effets significatifs sur le mode de nucléation des alliages Ni−Mn et Zn−Ni−Mn. (EDX) des revêtements Ni-Mn indique qu'une augmentation de [Mn2+] a entraîné des changements dans les fractions pondérales de Ni et de Mn dans les revêtements. La teneur en Ni a diminué de 96,9 à 94,1 % en poids, tandis que la teneur en Mn a augmenté de 1,5 à 4,6 % en poids. La teneur en soufre est restée constante à environ 1,5 % en poids. Pour les revêtements Zn−Ni−Mn, le comportement de co-dépôt était anormal, avec Zn comme élément majeur et sa teneur allant de 55,7 à 69,7 % en poids. La teneur en Ni variait de 37,7 à 22,2 % en poids, tandis que la teneur en Mn augmentait de 1,6 à 4 % en poids et la teneur en S diminuait légèrement de 5 à 3,4 % en poids. (SEM) ont montré que les revêtements Ni−Mn étaient uniformes avec une morphologie semblable à celle d'un chou-fleur, des particules de forme globulaire et une surface poreuse fissurée, tandis que les revêtements ternaires Zn−Ni−Mn avaient une morphologie compacte et dense avec une bonne uniformité, sans fissures. , et des particules de forme pyramidale. La structure cristalline du XRD est principalement composée de solution solide de Ni-Mn et de nickel, présentant des orientations préférées dans la structure FCC, en particulier le long des plans (111), (200) et (220). Les diagrammes de phases des alliages Zn−Ni−Mn ont révélé la présence des phases η-Zn et NiZn3 dans les revêtements Zn−Ni−Mn, qui améliorent leur résistance à la corrosion. La résistance à la corrosion a été étudiée à l'aide de Tafel et (EIS). La composition chimique optimisée pour le revêtement Ni-Mn le plus résistant à la corrosion a été estimée à Ni 96,9 et Mn 1,6. En revanche, la composition optimisée pour le revêtement Zn-Ni-Mn comprenait 55,7 % en poids de Zn, 37,7 % en poids de Ni et 1,6 % en poids de Mn. Après 2 semaines d'immersion dans une solution saline, les analyses MEB et XRD révèlent que les revêtements offrent une protection cathodique efficace grâce à la formation d'une couche d'oxyde protectrice constituée d'oxyde de MnO2 et d'hydroxyde de Ni (OH) Cl. présentant une microstructure non uniforme et hautement poreuse, et un revêtement Zn−Ni−Mn ont montré la formation de phases d'oxyde et de chlorure d'hydroxyde Zn5(OH)8Cl2, ZnO et ZnMn2O4 avec une morphologie non homogène hautement poreuse

Scientific publications

Scientific publications :

Characterization and Corrosion Protection Properties of Electrodeposited Zn–Ni–Mn Coatings

Scientific conferences

Scientific conferences:

1- Electroplated of Nickel-Manganese Thin Films Prepared by Electrodeposition

2- Etude de l’effet de l’additif Dodécyl Sulfate de Sodium sur les dépôts de Nickel

3- Effect of deposition potentail on nucleation and growth mechanisms of Nicckel coatings prepared by electrodeposition

4- The Effect of Applied Potential on the Corrosion Resistance of Zn-Ni Coatings

5- Electroplated of Nickel-Manganese Thin Films Prepared by Electrodeposition

6- The effect of the Mn concentration on Zn-Ni-Mn coating nucleation and corrosion behavoir

7- Elaborattion and characterization Zn-Ni thin films

8- Effect of deposition Potential on the Zn-Ni-Mn thin films's nucleation