تولید و مشخصه‌یابی پوشش فسفاته‌ی دوکاتیونی روی - کلسیم روی فولاد ساده‌ی کربنی با استفاده از تسریع‌کننده‌ی سازگار با محیط زیست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی موادو متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

هدف پژوهش حاضر، مطالعه‌ی تاثیر یک نوع شتاب‌دهنده‌ی سازگار با محیط زیست بر فرایند فسفاته‌شدن فولاد در محلول دوکاتیونی روی-کلسیم است. بدین منظور، پارامترهای فسفاته‌کاری در حضور تسریع‌کننده‌های رایج (نیترات و نیتریت) با استفاده از سایر مطالعات بهینه شد. سپس این تسریع‌کننده‌ها با پراکسیدهیدروژن (H2O2) جایگزین شد. مورفولوژی و ترکیب پوشش حاصل با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشرمیدانی (FE-SEM) مجهز به طیف‌سنج انرژی تفرق اشعه‌ی ایکس (EDS) و ساختار بلوری با تفرق اشعه ایکس (XRD) بررسی شد. مقاومت خوردگی نیز توسط آزمون پلاریزاسیون در محلول %5/3 کلرید سدیم ارزیابی شد. طبق نتایج به دست آمده، غلظت بهینه‌ی H2O2 حدود mL/L 6/0 به دست آمد. همچنین، دما و pH بهینه‌ی فسفاته‌کاری به ترتیب حدود °C 47 و 2/3 بود. نتایج XRD نشان داد که ساختار پوشش شامل فازهای فسفوفیلیت، هوپیت و مقداری شولزیت می‌باشد. تصاویر FE-SEM نشان داد که در حضور H2O، شکل هندسی بلورهای پوشش، مکعبی می‌باشد که به صورت یکنواختی در سراسر سطح زیرلایه‌ رشد کرده‌اند. همچنین، با توجه به پارامترهای الکتروشیمیایی، پوشش حاصل از حمام حاوی mL/L 6/0 H2O2 بیشترین مقاومت به خوردگی را دارا است. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که H2O2می‌تواند به عنوان جایگزین تسریع‌کننده‌های سنتی مانند نیترات و نیتریت استفاده شود در حالی که آلودگی کمتری دارد و پوشش با کیفیت بهتری را تولید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. C. Kavitha, T.S.N. Sankara Narayanan, K. Ravichandran, I.S. Park, M.H. Lee, Deposition of zinc-zinc phosphate composite coatings on steel by cathodic electrochemical treatment, J. Coatings Technol. Res. 11 (2014) 431–442.
  2. J. Duszczyk, K. Siuzdak, T. Klimczuk, J. Strychalska-Nowak, A. Zaleska-Medynska, Manganese Phosphatizing Coatings: The Effects of Preparation Conditions on Surface Properties, Materials (Basel). 11 (2018) 2585.
  3. P. Horky, S. Skalickova, L. Urbankova, D. Baholet, S. Kociova, Z. Bytesnikova, E. Kabourkova, Z. Lackova, N. Cernei, M. Gagic, V. Milosavljevic, V. Smolikova, E. Vaclavkova, P. Nevrkla, P. Knot, O. Krystofova, D. Hynek, P. Kopel, J. Skladanka, V. Adam, K. Smerkova, Zinc phosphate-based nanoparticles as a novel antibacterial agent: In vivo study on rats after dietary exposure, J. Anim. Sci. Biotechnol. 10 (2019) 1–12.
  4. S. Jegannathan, T.K. Arumugam, T.S.N.S. Narayanan, K. Ravichandran, Formation and characteristics of zinc phosphate coatings obtained by electrochemical treatment: Cathodic vs. anodic, Prog. Org. Coatings. 65 (2009) 229–236.
  5. C. Galvan-Reyes, J.C. Fuentes-Aceituno, A. Salinas-Rodríguez, The role of alkalizing agent on the manganese phosphating of a high strength steel part 2: The combined effect of NaOH and the amino group (NH4OH, mono-ethanolamine and NH4NO3) on the degradation stage of the phosphating mechanism, Surf. Coatings Technol. 299 (2016) 113–122.
  6. A.S. Akhtar, P.C. Wong, K.C. Wong, K.A.R. Mitchell, Microstructural effects on the formation and degradation of zinc phosphate coatings on 2024-Al alloy, Appl. Surf. Sci. 254 (2008) 4813–4819.
  7. B. Arun Kumar a, S.K.B. B, Jyotsna Dutta Majumdar, Microstructural characterization and surface properties of zinc phosphated medium carbon low alloy steel, Appl. Surf. Sci. 7 (2012) 7.
  8. R. Thomas, M.J. Umapathy, Environment Friendly Nano Silicon Dioxide Accelerated Zinc Phosphate Coating on Mild Steel Using a Series of Surfactants as Additives, Silicon. 9 (2017) 675–688.
  9. F. younes, The effect of mechanical precipitation on simple carbon steel surface on the structure of Zn phosphate coating applied, J. New Mater. 2 (2012) 14.
  10. A. Oskuie, Effect of current density on DC electrochemical phosphating of stainless steel 316, Surf. Coatings Technol. 205 (2010) 2302–2306.
  11. G.B. Darband, A. Afshar, A. Aliabadi, Zn–Ni Electrophosphating on galvanized steel using cathodic and anodic electrochemical methods, Surf. Coatings Technol. 306 (2016) 497–505.
  12. T.S.N. Sankara Narayanan, S. Jegannathan, K. Ravichandran, Corrosion resistance of phosphate coatings obtained by cathodic electrochemical treatment: Role of anode-graphite versus steel, Prog. Org. Coatings. 55 (2006) 355–362.
  13. R. Chantorn, T. Siripongsakul, T. Nilsonthi, S. Chaikan, M. Amnuaysopon, Phosphating of Mn modified Zn for low alloy steels SA335P22, Mater. Today Proc. 5 (2018) 9635–9641.
  14. M. Tamilselvi, P. Kamaraj, M. Arthanareeswari, S. Devikala, J. Arockiaselvi, T. Pushpamalini, Effect of nano ZrO2 on nano zinc phosphating of mild steel, Mater. Today Proc. 5 (2018) 8880–8888.
  15. M. Arthanareeswari, P. Kamaraj, M. Tamilselvi, S. Devikala, A low temperature nano TiO2 incorporated nano zinc phosphate coating on mild steel with enhanced corrosion resistance, Mater. Today Proc. 5 (2018) 9012–9025.
  16. A.S. Akhtar, K.C. Wong, P.C. Wong, K.A.R. Mitchell, Effect of Mn2+ additive on the zinc phosphating of 2024-Al alloy, 515 (2007) 7899–7905.
  17. F. Fang, J. Jiang, S.-Y. Tan, A. Ma, J. Jiang, Characteristics of a fast low-temperature zinc phosphating coating accelerated by an ECO-friendly hydroxylamine sulfate, Surf. Coatings Technol. 204 (2010) 2381–2385.
  18. H. Huang, H. Wang, Y. Xie, D. Dong, X. Jiang, X. Zhang, Incorporation of boron nitride nanosheets in zinc phosphate coatings on mild steel to enhance corrosion resistance, Surf. Coatings Technol. 374 (2019) 935–943.
  19. Y. Xie, M. Chen, D. Xie, L. Zhong, X. Zhang, A fast, low temperature zinc phosphate coating on steel accelerated by graphene oxide, Corros. Sci. 128 (2017) 1–8.
  20. M.M. E. Alibakhshi, E. Ghasemi, A Comparison Study on Corrosion Behavior of Zinc Phosphate and Potassium Zinc Phosphate Anticorrosive Pigments, 1 (2012) 9.
  21. A.A. al-Swaidani, Modified Zinc Phosphate Coatings: A Promising Approach to Enhance the Anti-Corrosion Properties of Reinforcing Steel, MOJ Civ. Eng. 3 (2017) 1–6.
  22. B. Liu, G. yong Xiao, C. zhong Chen, Y. peng Lu, X. wen Geng, Hopeite and scholzite coatings formation on titanium via wet-chemical conversion with controlled temperature, Surf. Coatings Technol. 384 (2020) 125330.
  23. V. de Freitas Cunha Lins, G.F. de Andrade Reis, C.R. de Araujo, T. Matencio, Electrochemical impedance spectroscopy and linear polarization applied to evaluation of porosity of phosphate conversion coatings on electrogalvanized steels, Appl. Surf. Sci. 253 (2006) 2875–2884.
نشریه علوم و مهندسی سطح
دوره 18، شماره 52
شهریور 1401
صفحه 19-29

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار