عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص خوردگی پوشش های کامپوزیتی کروم - فسفر حاوی نانو ذرات الومینا
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 980;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56023
- تاریخ دفاع
- ۲۱ آبان ۱۳۹۱
- دانشجو
- حسن علی رمضانی ورزنه
- استاد راهنما
- سعیدرضا الله کرم
- چکیده
- پوشش¬های کروم سه ظرفیتی حاصل از آبکاری در حمام کروم سه ظرفیتی به عنوان جایگزین مناسبی برای پوشش¬های کروم شش ظرفیتی مطرح هستند و مطالعات زیادی بر روی این پوشش¬ها به منظور بهبود خواص و رفع مشکلات آن¬ها صورت گرفته است. در این پژوهش با استفاده از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ، تأثیر پارامتر¬های دانسیته جریان اعمالی، دما و pH حمام بر روی بازدهی جریان کاتدی پوشش کروم سه ظرفیتی بررسی شد. هم چنین تأثیر غلظت سدیم هیپوفسفیت و مقدار نانو ذرات آلومینا در حمام روی مورفولوژی، نرخ نشست پوشش کروم سه ظرفیتی و خواص آن (مقاومت به خوردگی و سختی) نیز بررسی شد. بدین منظور پارامتر¬های دانسیته جریان اعمالی، دما، pH حمام، غلظت سدیم هیپوفسفیت و مقدار نانو ذرات آلومینا در حمام به ترتیب در محدوده mA/cm2 150-60، ? 50-25، 2/3-0/2، M 75/0-0/0 و g/L 35-0 تغییر داده شدند. به منظور بررسی مورفولوژی، ترکیب شیمیایی، ساختار کریستالی و میکروسختی پوشش¬ها، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف نگار توزیع انرژی (EDS)، دستگاه پراش اشعه ایکس و دستگاه میکرو سختی سنج ویکرز استفاده شد. به منظور بررسی رفتار خوردگی پوشش¬ها، آزمایش¬های پلاریزاسیون خطی و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول wt% NaCl 5/3 و wt% HCl 10 در دمای محیط انجام شدند. نتایج نشان داد که مقدار بهینه پارامتر¬های دانسیته جریان اعمالی، دما و pH حمام برای دست یابی به بیشترین بازدهی جریان کاتدی برای پوشش کروم سه ظرفیتی به ترتیب برابر mA/cm2 105، ? 37 و 56/2 است. با افزودن سدیم هیپوفسفیت به حمام، فسفر نیز به همراه کروم رسوب کرده که مقدار آن وابسته به غلظت سدیم هیپوفسفیت در حمام است. از طرف دیگر نرخ نشست پوشش کروم از ?m/h 17 به ?m/h 8/7 کاهش و دانسیته میکرو ترک¬ها نیز افزایش یافت. هم چنین مقاومت به خوردگی و میکرو سختی پوشش¬ها نیز کاهش یافت. در این حالت دانسیته جریان خوردگی در محیط wt% NaCl 5/3 از ?A/cm2 7/0 به ?A/cm2 2 افزایش و سختی پوشش از HV 902 به HV 600 کاهش یافت. با افزودن نانو ذرات آلومینا به حمام و افزایش مقدار آن¬ها، محتوای ذرات در پوشش افزایش (wt% 3/4) و محتوای فسفر آن از wt% 17 به wt% 5/11 کاهش یافت. هم چنین مقاومت به خوردگی و سختی پوشش¬ها نیز افزایش یافت. در این حالت دانسیته جریان خوردگی در محیط wt% NaCl 5/3 از ?A/cm2 2 به ?A/cm2 2/0 کاهش و میکرو سختی پوشش کروم-فسفر از HV 600 به HV 930 افزایش یافت.
- Abstract
- Due to the results of their appropriate properties, trivalent chromium coatings are suitable candidate to substitute the hexavalent chromium coatings. Many researches have been carried out in order to improve their electrochemical and mechanical properties. In this study, the effect of plating parameters such as: current density, temperature and pH on the cathodic current efficiency were investigated via Response Surface Methodology (RSM). The effects of sodium hypophosphite concentration and amount of alumina Nano-particles on morphology, deposition rate, corrosion behavior, and micro hardness of chromium coatings, were also investigated. For this purpose, current density, temperature, pH, sodium hypophosphite concentration and the amount of alumina Nano-particles were changed in the ranges of 60-150 mA/cm2, 25-50 ?, 2.0-3.2, 0.0-0.75 M, and 0-35 g/L, respectively. To investigate the coating’s morphology, composition, microstructure, and mico hardness, scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectrometry (EDS), X-ray diffraction, and micro hardness tester were utilized. The corrosion behavior of the coatings was studied using potentiodynamic polarization test and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 3.5 wt% NaCl and 10 wt% HCl solution at ambient temperature. Results show that, the optimum amount of current density, temperature, and pH, to obtain maximum cathodic current efficiency, were 105 mA/cm2, 37 ?, and 2.56, respectively. Phosphorous has been co-deposited with chromium by addition of sodium hypophosphite to the trivalent chromium bath, whose amount in the coating is depending on the sodium hypophosphite concentration. Moreover, the deposition rate was decreased from 17 ?m/h to 7.8 ?m/h and micro cracks density was increased. Corrosion resistance and hardness of the coatings were also decreased. Corrosion current density in 3.5 % wt. NaCl solution was increased from 0.7 ?A/cm2 to 2 ?A/cm2 and the hardness of the coatings was decreased from 902 HV to 600 HV. Phosphorous content of the coatings was decreased from 17 wt% to 11.5 wt% as results of increasing the amounts of alumina Nano-particles in the bath. Corrosion resistance and hardness were higher for composite coatings. Corrosion current density for composite coatings in 3.5 wt% NaCl solution was decreased from 2 ?A/cm2 to 0.2 ?A/cm2 and hardness of the coatings was increased from 600 HV to 930 HV.
