عنوان پایان‌نامه
تعیین میزان بهینه نانو ذرات کلی در ساختار پوشش سیلان سل - ژل جهت بهبود مقاومت به خوردگی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1045;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59536
- تاریخ دفاع
- ۰۵ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- نجمه اسدی
- استاد راهنما
- محسن صارمی, رضا نادری محمودی
- چکیده
- هدف اصلی از این پژوهش بهبود عملکرد حفاظتی پوشش هیبریدی زیست سازگار سیلان اعمال شده بر زیرآیند فولاد نرم با استفاده از نانو ذرات خاک رس می باشد. قبل از افزودن نانوذرات سعی گردید تا بهینه ی شرایط اعمال پوششی از ترکیب سه مولکول سیلان tetraethylorthosilicate (TEOS)، methyltriethoxysilane (MTES) و glycidoxypropyltrimethoxysilane (?-GPS)-? به روش سل-ژل بر روی فولاد نرم تعیین گردد. بدین منظور تأثیر پارامترهای مدت زمان غوطه وری زیرآیندهای فلزی در محلول سیلان، pH و مدت زمان هیدرولیز محلول سیلان بر عملکرد حفاظتی پوشش هیبریدی با بکارگیری تکنیک های مختلف الکتروشیمیایی و آنالیز سطح مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در توافق با نویز الکتروشیمیایی نشان داد که مدت زمان غوطه وری مناسب در محلول سیلان به تشکیل فیلم یکنواخت تر با خواص حفاظتی موثرتر منجر می شود. در این ارتباط همبستگی خوبی بین مقاومت نویز الکتروشیمیایی و مدول امپدانس در فرکانس پایین از لحاظ روند تغییرات مشاهده شد. پارامترهای حاصل از آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون و نویز الکتروشیمیایی به همراه نتایج آزمون زاویه ی تماس نشان داد که تنظیم مناسب pH محلول با تأثیر بر درجه ی هیدرولیز مولکول های سیلان قادر است امکان تشکیل فیلم یکنواخت و هموژن را فراهم آورد. تغییرات مقاومت های پوشش و انتقال بار حاصل از EIS طی زمان دلالت بر این موضوع داشت که همانند هیدرولیز کم، مدت زمان هیدرولیز زیاد هم می تواند از کارایی و فعالیت محلول بکاهد. در مرحله ی بعد با بهره گیری از آزمون های EIS، پلاریزاسیون و نویز الکتروشیمیایی غلظت بهینه نانوذرات در فرمولاسیون پوشش سیلان که در آن موثرترین عملکرد حفاظتی ارائه می گردد تعیین شد. همچنین به منظور درک بهتر از تأثیر نانوذرات بر مشخصات ساختاری پوشش سیلان سل-ژل از SEM و آزمون هایFTIR-ATR و زاویه ی تماس استفاده شد. در نهایت، شرایط بهینه ی پخت پوشش هیبریدی در حضور نانوذرات تعیین گردید. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی و آنالیز سطح نشان دادند انتخاب دما و زمان کم باعث پخت ناقص و تشکیل فیلم با دانسیته ی شبکه ای شدن پایین می شود در حالیکه تراکم بسیار زیاد و نیز افزایش احتمال حضور ترک در فیلم نتیجه پخت در زمان و دمای بیش از حد می باشد.
- Abstract
- This research intends to enhance the protective performance of an eco-friendly hybrid silane coating applied on mild steel substrates, incorporating clay nano particles. Prior to incorporate nano particles, it was aimed to optimize the sol-gel application of a coating composed of three different silanes, namely tetraethylorthosilicate (TEOS), methyltriethoxysilane (MTES) and glycidoxypropyltrimethoxysilane (?-GPS). Through taking advantage of electrochemical techniques and surface analysis, the effect of some parameters including the immersion time of steel panels in the silane solution, pH and hydrolysis period of silane solution on the protective performance of the hybrid film was evaluated. In agreement with the electrochemical noise data, the results of electrochemical impedance spectroscopy revealed that the proper immersion time may lead to formation of a homogenous layer providing effective protective function. A good trend correlation was also observed between the noise resistance and low frequency impedance. The data obtained from electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves, electrochemical noise as well as contact angle tests showed that the solution pH affecting hydrolysis degree of silane molecules could determine homogeneity of the hybrid film. Time variations of the coating resistance and charge transfer resistance obtained from EIS indicated that aging may influence on the reactivity of silane solution. At next step, the optimum concentration of clay nano particles in which the most effective protection could be provided was determined via EIS, polarization curves and electrochemical noise. In order to provide a better understanding of the effect of clay nanoparticles on the structure of silane sol-gel film, SEM, FTIR-ATR and contact angle tests were employed. Finally, the optimum curing condition for the silane coating in the presence of nanoclay was determined. Electrochemical measurements as well as surface analysis revealed that inadequate curing time and temperature may result in formation of a film with low crosslinking density. On the other hand, over-baking causing too high crosslinking density could make the silane film brittle. Crack formation throughout the hybrid coating might be resulted from the brittlement.
