بررسي ميكروساختار و رفتار اكسيداسيون پوشش كامپوزيتي Ni-TiO2

Investigation of Microstructure and Oxidation Behavior of Ni-TiO2 Composite Coating

فولاد زنگ نزن فريتي AISI 430 به عنوان صفحات اتصال دهنده در پيل‌هاي سوختي اكسيد جامد استفاده مي‌‌شود. به منظور بهبود مقاومت به اكسيداسيون اين فولاد در شرايط كاري پيل‌هاي سوختي اكسيد جامد مي‌توان از يك لايه پوشش محافظ بر روي اتصال دهنده‌ها استفاده كرد. در اين تحقيق پوشش Ni-TiO2 بر روي زيرلايه ­اي از فولاد AISI 430 به وسيله روش آبكاري الكتريكي در حمام واتس حاوي ذرات TiO2 رسوب داده شد. تركيب و خواص پوشش Ni-TiO2 به عنوان تابعي از دانسيته مورد ارزيابي قرار گرفت. مقدار نشست TiO2 در پوشش با افزايش مقدار دانسيته جريان افزايش پيدا كرد و بعد از رسيدن به مقدار A/dm24 كاهش يافت. همچنين مقدار اندازه دانه در پوشش كامپوزيتي Ni-TiO2 ابتدا تا مقدار A/dm23 كاهش پيدا كرد و با افزايش بيش­تر از اين مقدار دوباره افزايش پيدا كرد. حداكثر ميزان سختي در مقدار جريان A/dm24 بدست آمد. براي بررسي مقاومت به اكسيداسيون، نمونه هاي پوشش دار و بدون پوشش به مدت 300 ساعت در معرض اكسيداسيون همدما در دماي 800 درجه سانتي­گراد قرار گرفتند. نتايج نشان داد نمونه‌هاي پوشش داده شده در حمام حاوي سورفكتانت SDS و بدون سورفكتانت SDS افزايش وزن كمتري نسبت به زير لايه بدون پوشش داشتند. ساختار كامپوزيت بعد و قبل از اكسيداسيون همدما بوسيله SEM و XRD مورد مطالعه قرار گرفت.

AISI 430 ferritic stainless steel is used as interconnects in solid oxide fuel cells. In order to improve the oxidation resistance of steel in operating conditions of solid oxide fuel cells, protective coatings can be employed. In this study Ni-TiO2 coating was deposited on an AISI 430 stainless steel substrate by electrocodeposition in Watt’s plating bath containing TiO2 particles. Composition and properties of Ni-TiO2 coating were investigated as a function of current density. The volume percentage of embedded TiO2 was raised by increasing in current density until 4 A/dm2 and beyond that reduced. Also grain size of Ni-TiO2 composite coating decreased until 3 A/dm2 and above this current density, the again grain size raised. Maximum value of microhardness obtained in 4 A/dm2 current density. In order to investigate the oxidation resistance, coated and uncoated specimens were subjected to isothermal oxidation at 800 ºC for 300 h. Results showed that the coated specimens at the bath containing of SDS surfactant and without SDS surfactant had less mass gain compared to uncoated ones. The microstructure of composite coatings, before and after oxidation was investigated by scanning electron microscope (SEM) and X-ray systems.