مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - بررسي عملكرد سايشي و رفتار خوردگي پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي كروم

چكيده فارسي :

در اين تحقيق، پوشش هاي نانوكامپوزيتي كروم- دي اكسيد تيتانيم با ميزان متغيري از نانوذرات دي اكسيد تيتانيم توسط روش آبكاري الكتريكي بر روي زير لايه ي فولادي كم كربن از جنس ورق St.37 ايجاد گرديد. پوشش نانوكامپوزيتي كروم-دي اكسيدتيتانيم از طريق رسوب همزمان نانوذرات دي اكسيد تيتانيم با اندازه ميانگين ذرات nm 21 محصول شركت Evonik با درجه خلوص 5/99 درصد و ساختار كريستالي آناتاس در زمينه كروم پوشش در طي مدت زمان فرايند آبكاري بدست آمد. ميانگين اندازه ضخامت پوشش نانوكامپوزيتي بر روي زير لايه ي فولادي كم كربن از جنس ورق St.37، ?m 30 بدست آمد. تاثير غلظت نانوذرات دي اكسيد تيتانيم در حمام آبكاري، چگالي جريان و سرعت همزدن بر روي تركيب شيميايي پوشش هاي نانوكامپوزيتي كروم-دي اكسيد تيتانيم مورد بررسي قرار گرفت. مورفولوژي سطح و تركيب پوشش ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) مجهز به دستگاه آناليز EDX مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار سايشي پوشش نانوكامپوزيتي كروم- دي اكسيد تيتانيم و كروم خالص توسط دستگاه سايش سنج پين بر ديسك و سطح ساييده شده پوشش ها، با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. رفتار الكتروشيميايي پوشش ها در محلول هاي خورنده مشتمل بر 5/0 مولار NaCl، 1 مولار NaOH و 1 مولار HNO3 در دماي C? 1± 25 توسط روش پلاريزاسيون پتانسيوپويش مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مورفولوژي سطح پوشش نانوكامپوزيتي كروم-دي اكسيد تيتانيم در مقايسه با پوشش كروم خالص، هموارتر، يكنواخت تر و متراكم تر مي باشد و نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم همزمان رسوب داده شده، به صورت يكنواخت در زمينه كروم توزيع شده اند. ميزان ريزسختي و مقاومت به سايش پوشش هاي نانوكامپوزيتي با افزايش ميزان نانوذرات دي اكسيد تيتانيم در پوشش افزايش مي يابد. مورفولوژي سطح ساييده شده پوشش ها نشان داد كه پوشش نانوكامپوزيتي كروم-دي اكسيد تيتانيم در مقايسه با پوشش كروم خالص، پهنا و عمق سايش كمتر و تمايل كمتري به تغيير شكل پلاستيك از خود نشان مي دهد. نتايج آزمون پلاريزاسيون پتانسيوپويش نشان داد كه با افزايش ميزان نانوذرات دي اكسيد تيتانيم در پوشش، چگالي جريان خوردگي پوشش نانوكامپوزيتي كروم- دي اكسيد تيتانيم در محلول هاي 5/0 مولار NaCl و 1 مولار NaOH به صورت قابل توجهي كاهش يافته و پتانسيل خوردگي به مقادير با پتانسيل مثبت تر ميل مي كند. مقاومت پلاريزاسيون نيز با افزايش ميزان نانوذرات در پوشش، به مقدار زيادي افزايش مي يابد، به نحوي كه مقاومت پلاريزاسيون پوشش wt.%TiO27/8Cr- در محلول 5/0 مولار NaCl، به مقدار M?.cm2 954/3 و در محلول NaOH، به مقدار M?.cm2631/5 مي رسد. از نتايج بدست آمده مي توان نتيجه گرفت كه رسوب نانوذرات در پوشش، باعث افزايش مقاومت به خوردگي و كاهش نرخ خوردگي پوشش كروم در محلول هاي نمكي و قليايي مي شود. در ناحيه آندي منحني هاي پلاريزاسيون پوشش هاي نانوكامپوزيتي Cr-TiO2 و پوشش كروم خالص بدست آمده در محلول يك مولار HNO3، تشكيل لايه رويين مشاهده شد. چگالي جريان لايه رويين پوشش هاي نانوكامپوزيتي (حدودA/cm202/0) كمتر از پوشش كروم خالص(حدود A/cm2 03/0) است. از طرف ديگر، پتانسيل تشكيل لايه رويين پوشش هاي نانوكامپوزيتي كروم- دي اكسيد تيتانيم(حدود mv 288) در مقايسه با پوشش كروم خالص(حدودmv 478) منفي تر است. از اينرو، حضور نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم در پوشش با زمينه كروم، تشكيل لايه رويين را تسريع مي دهد. چگالي جريان رويين پوشش هاي نانوكامپوزيتي( حدود A/cm2 4-10) بيشتر از پوشش كروم خالص (حدود A/cm25-10) است. بنابراين نرخ خوردگي لايه رويين پوشش هاي نانوكامپوزيتي در محلول يك مولار HNO3 بيشتر از پوشش كروم خالص است زيرا حضور نانوذرات در پوشش كروم، پيوستگي لايه رويين پوشش نانوكامپوزيتي را مختل مي كند و تخريب لايه رويين آن را تسريع مي دهد و منجر به افزايش نرخ خوردگي در پوشش مي شود. از اينرو، پوشش هاي نانوكامپوزيتي كروم- دي اكسيد تيتانيم، در محلول HNO3 مناسب نيستند.