بررسي ريز ساختار و مقاومت به خوردگي پوشش هاي نانو ساختار زير كونيايي خالص ( بدون پايدار ساز) بر سطح فولاد زنگ نزن 316L

An investigation on structural evolution and corrosion resistance of nanostructure un–stabilized ZrO2 coatings on the 316L stainless steel substrate

در اين تحقيق از فرايند سل- ژل غوطه وري براي اعمال پوشش هاي زيركونيايي خالص (بدون پايدار ساز) بر سطح ورق فولادي زنگ نزن 316L استفاده شده است. پوشش هاي حاصل در محدوده (ºC(900-200 عمليات حرارتي شده سپس ريزساختار آنها به كمك آناليزهاي توزين حرارتي و حرارتي افتراقي (TG/DTA) پراش اشعه ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز (FT-IR) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصل در پوشش هاي زيركونيايي بدون حضور پايدار ساز حاكي از آن بود كه اين پوشش ها ابتدا آمورف بوده و با افزايش دما فاز تتراگونال ظاهر مي گردد كه سرانجام در دماي 700ºC اين فاز كاملا متبلور مي شود و پس از آن در زمينه زيركونياي تتراگونال فاز منوكلينيك هم پديدار مي شود و نهايتا اين فاز هم در دماي 900ºC كاملا بلوري مي شود. مقاومت به خوردگي اين پوشش ها در يك محلول اسيد سولفوريك يك مولار با دماي 80ºC مورد ارزيابي قرار گرفته و نتايج حاصل مبين آن بوده است كه پوشش هاي با ساختار زيركونياي تتراگونال نسبت به ساختار منوكلينيك مقاومت به خوردگي بهتري دارند. بيشترين مقاومت به خوردگي هم در پوشش هاي عمليات حرارتي شده در دماي 500ºC بدست آمد.

In this research, a sol–gel route has been used to produce un–stabilized zirconia (ZrO2) coatings on 316L stainless steel substrates, using zirconium acetate hydroxide as precursor. Microstructural features and phase transformations of the synthesized thin films were characterized by thermogravimetric/ differential thermal analysis (TG/DTA), X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that the adopted production route led to the formation of an amorphous structure at 300 ºC and surface tetragonal (t–ZrO2) and monoclinic (m–ZrO2) zirconia phases at 700 ºC and 900 ºC temperatures, respectively. Corrosion behaviour of the heat treated ZrO2 films were evaluated through potentiodynamic polarization tests in 80 ºC heated 1-M H2SO4 solution. The results demonstrated that t– ZrO2 films had a lower corrosion current than m–ZrO2 ones. The treated thin film at 500 ºC had the strongest corrosion barrier performance on the 316L stainless steel.