بررسی تأثیر پوشش‌های نانوکامپوزیتی Al2O3-TiO2 بر رفتار خوردگی فولادهای کم کربن

نویسندگان

گروه مهندسی مواد، دانشگاه شهرکرد

چکیده

در این پژوهش نانوذرات آلومینا- تیتانیا به صورت لایه نازک در محیط‌های الکلی مختلف از جمله الکترولیت‌های اتانولی، بوتانولی و ایزوپروپانولی بر روی زیرلایه‌های فولادی St12 با استفاده از فرآیند الکتروفورتیک پوشش داده شده و عملیات پوشش­دهی در ولتاژهای مختلفی انجام شده، همچنین از روش کرونوآمپرومتری برای بررسی مکانیزم جوانه­زنی و کیفیت سطحی پوشش‌ها استفاده گردیده است. در آزمون اندازه­گیری وزن پوشش نشان داده شد که وزن پوشش ایجاد شده با افزایش ولتاژ پوشش­دهی افزایش می‌یابد. همچنین در نتایج اندازه­گیری وزن پوشش‌ها و مشاهده کیفی آن­ها نشان داده شد که تغییرات وزن پوشش با ولتاژ (شدت میدان الکتریکی) و زمان از رابطه هاماکر پیروی می‌کنند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) مورفولوژی پوشش‌های سنتز شده بررسی و مقدار میانگین ضخامت آن­ها از طریق نرم­افزار متالوگرافی MIP تعیین شد. رفتار خوردگی نمونه فولادی بدون پوشش و نمونه‌های فولادی پوشش­دار با آزمون‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی گردیده است.

کلیدواژه‌ها


 

1. دولتی ابوالقاسم.، مطالعه ‌سینتیک ‌رسوب الکتروشیمیایی آلیاژ کبالت- نیکل نانوکریستالی به صورت لایه نازک در محلول سولفاتی، مجله تحقیقات مواد نانو کامپوزیتی،1388،3:1،142- 135.

2. L. Besra and M. Liu, A Review on  FundamentalandApplications ofElectrophoretic Deposition, Prog.Mater. Sci., 52 [1] (2007) 1–61.

3. T. Uchikoshi, K. Ozawa, B.D. Hatton and Y.  Sakka,Electrophoretic Deposition ofAl2O3SuspensioninaMagneticField, J.Mater. Res., 16 [2] (2001) 321–4.

4. A. M. Popa, J. Vleugels, J. Vermant, and O. Van der Biest, Influence of Ammonium Salt of PolyMethacrylicAcid andButylamine Addition on theViscosity andElectrophoretic Deposition BehaviorofEthanol-BasedPowderSuspensions,Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 267 [1–3] (2005) 74–8.

5. M. Shan, X.Mao, J. Zhang and Sh. Wang,

Electrophoretic Shaping of Sub-MicronAluminainEthanol, Ceram. Int., 35[5] (2009) 1855–61.

6. X. F. Xiao and R. F. Liu, Effect of SuspensionStabilityon Electrophoretic Deposition ofHydroxyapatiteCoatings,Mater. Lett., 60 [21–22] (2006), 2627–32.

7. H. C. Hamaker, Formation of a Deposit by  Electrophoresis, Trans. Faraday Soc., 36 (1940),  279–287.

8. Morteza Farrokhi-Rad, Mohammad Ghorbani.  Electrophoretic Deposition of Titania Nanoparticles inDifferent Alcohols: Kineticsof Deposition, J. Am Ceram.Soc, 94 [8] (2011) 2354–2361.

9. L. Besra, M. Liu, A Review on FundamentalsandApplications ofElectrophoreticDeposition

(epd), prog.mater., sci, 52 (2007) 1-61.

10. P. Sarkar, P. S. Nicholson, Electrophoretic Deposition(EPD): Mechanisms,  Kinetics, andApplication toCeramics, J. Am. Ceram. Soc.,

79(1996)1987-2002.

11. X. Wu, P. Su, Z. Jiang, S. Meng, Influences  of current density on tribological characteristics of ceramic coatingson ZK60Mg alloy by plasma electrolyticoxidation, ACS App.Mate. Interfaces 2(2010) 808– 812.

12. H. Dong, T. Bell, Enhanced wear resistanceoftitanium surfaces by a new thermaloxidationtreatment, Wear, 238 (2000), 131-137.

13. D.S.R. Krishna, Y.L. Brama, Y. Sun, Thickrutilelayeron titanium for tribologicalapplications, Tribol. Int., 40(2007) 329–334.

14. A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A.Matthews, Characterisation of oxidefilmsproducedby plasmaelectrolyticoxidation ofaTi–6Al–4Valloy, Surf. Coat.Technol,. 130 (2000) 195–206.

15. M. Montazeri, C. Dehghanian, M.Shokouhfar, A.Baradaran, Investigation of the voltageand time effectson the formation of hydroxyl apatite-containing titaniaprepared by plasmaelectrolyticoxidation on Ti–6Al–4Valloyand  its corrosionbehavior, Appl. Surf. Sci.,257 (2011) 7268–7275.

16. A. Ghasemi, V.S. Raja, C. Blawert, W.Dietzel, K.U.Kainer, Study of thestructureand corrosionbehavior ofPEO coatings on AM50magnesiumalloy byElectrochemicalimpedance spectroscopy, Surf.Coat. Technol., 202 (2008) 3513–3518.

17. L. Wen, Y.M. Wang, Y. Liu, Y. Zhou, L.X. Guo, J.H.Ouyang, D.C. Jia, EIS study of a self-repairing microarc oxidation coating, Corros. Sci,. 53 (2011) 618–623.

18. M. Herrmann, Corrosion of silicon nitrimaterials inaqueous solutions, J.Am. Ceram.Soc. 96 (2013) 3009–3022.

19. H. Niazi, S. Yari, F. Golestani-Fard, M. Shahmiri, W. Wang, A. Alfantazi and R. Bayati, HowdepositionParameters affect corrosion behavior ofTiO2-Al2O3  nanocomposite coatings, AppliedSurface  Science.353 (2015), 1242–1252.

20. X.Q. Cao, R. Vassen, D. Stoever, Cerammaterials forthermal barrier coatings, J. Eur.Ceram. Soc., 24 (2004), 1–10.

21. F. Samanipour, M.R. Bayati, F. Golestani- Fard,H.R. Zargar, A.R. Mirhabibi, V.Shoaei- Rad, S. Abassi,Innovativefabrication ofZrO2–HAp–TiO2 nano/micro-structured composites throughMAO/EPDcombined method, Mater. Lett., 65 (2011) 926-928.

22. F. Samanipour, M.R. Bayati, F. Golestani- Fard, H.R. Zargar, T. Troczyn, A.R.Mirhabibi, Aninnovative technique to simply fabricate ZrO2–HA–TiO2nanostructured layers, Colloids Surf., B 86 (2011), 14–20.

23. F. Samanipour, M.R. Bayati, H.R. Zargar, F. Golestani- Fard, T. Troczynski, M.Taheri,ElectrophoreticEnhanced micro arc oxidation ofZrO2–HAp–TiO2nanostructured porous layers, J. Alloys Comp. 509 (2011) 9351–9355.

24. A. Seyfoori, S. Mirdamadi, A. Khavandi, Z.S. Raufi,Biodegradation behaviorof micro-arcoxidized AZ31magnesium alloys formed in twodifferent electrolytes, Appl. Surf. Sci. 261 (2012) 92–100.

25. M.R. Bayati, F. Golestani-Fard, A.Z. Moshfegh, Howphotocatalytic activity of the MAO-grown TiO2 nano/micro-porousfilms is influenced bygrowthparameters, Appl.Surf.Sci., 256 (2010) 4253–4259.

26. M.R. Bayati, F. Golestani-Fard, A.Z. Moshfegh,Visible photodecomposition of methylene blue over micro arcoxidized WO3–loaded TiO2 nano-porous layers,Appl. Catal. A. 382 (2010) 322–331.

27. M.R. Bayati, F. Golestani-Fard, A.Z. Moshfegh, R. Molaei, A photocatalyticapproach in micro arcoxidation ofWO3–TiO2 nano poroussemiconductors under pulsecurrent, Mater. Chem. Phys. 128 (2011) 427–432.

28. M.R. Bayati, A.Z. Moshfegh, F. Golestani-Fard,Effectof electrical parameters onmorphology,chemicalcomposition andphotoactivity of the nano-porous titania layers synthesized by pulse-microarc oxidation, Electrochim.Acta, 55(2010) 2760–2766.

29. M.R. Bayati, A.Z. Moshfegh, F. Golestani- Fard, In situ growth of vanadia–titanianano/micro-porous layers withenhancedphotocatalytic performance by micro-arcoxidation, Electrochim. Acta, 55 (2010) 3093–3102.

30. M.R. Bayati, H.R. Zargar, A. Talimian, A. Ziaee, R. Molaei, Characterization of Al2O3– TiO2 nano porousSolar absorbers derivedvia MAO/sol-gelhybridprocess, Surf.Coat. Technol. 205 (2010) 2483–2489.

31. شوکت اکبرنژاد، محمد موسوی.، "سنتز نانوذرات آلومینا– تیتانیا برای ساخت غشاءهای سرامیکی به روش سل - ژل"، مقالات تخصصی پوشش‌های سطحی، 32 (1389)، 30-28.

32. A. R. Gardeshzadeh, B. Raissi, E.Marzbanrad , Electrophoretic Deposition of SnO2 NanoparticlesUsing Low Frequency AC Electric Fields.Mater. Lett, 62 ( 2008) 1697-

1699.

33. A. R. Gardeshzadeh, B. Raissi, E.Marzbanrad,Preparation of Si Powder Thick Films by LowFrequenc Alternating Electrophoretic Deposition, J .Mater. Lett, 43 (2008) 2507-2508.

34. H. Negishi, K. Yamaji, N. Sakal, T. Horita, H. Yanaglshlta, H.Yokokawa, ElectrophoreDepositionof YSZ Powders for Solid Oxide FuelCells, Journal of Materials Science, 39 (2004) 833-838.

35. S. N. Heavens, Electrophoretic DepositionasAProcessing Route for Ceramics, Advanced Ceramic Processing and Technology, 1, Noyes Pub. NJ, USA, (1990), 255-283.

36. A. V. Delgado, F. González-Caballero, R Hunter, L. K.Koopal, J. Lyklema, Measurementand InterpretationofElectrokinetic Phenomena, J. Colloid Interf Sci, 309 (2007) 194-224.

37. سابی علی اصغر ، حاجی علی اکبری یگانه ، خراسانی منوچهر و ناصری کندلو سیده مریم. "نانوکامپوزیت‌های اپوکسی رس مونت موریلونیت: اثر واکنش پذیری سخت­کننده بر ریخت شناسی و خواص ضد خوردگی"، نشریه علمی- پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 6(1391)، 134- 125.