اثر يون منگنز بر خواص پوشش تبديلي زيركونيوم: رفتار مقاومت به خوردگي، ريخت شناسي و تركيب پوشش

The Effect Of Mn Ion On Zr Conversion Coating Properties: Corrosion Resistance, Morphology and Composition of Coating

در اين تحقيق پوشش تبديلي هگزا فلويورو زيركونيك اسيد بر زيرآيند فولاد 12St- اعمال شد. اثر pH هاي مختلف (2، 4 و 6) بر مقاومت به خوردگي نمونه هاي پوشش شده بررسي شد. خواص الكتروشيميايي و مقاومت در برابر خوردگي در pH هاي مختلف با روش هاي پلاريزاسيون و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي مطالعه شدند. نتايج نشان دادند كه اصلاح سطح در 4pH= نسبت به 2pH= به علت اسيديته كمتر در حفاظت از خوردگي فولاد موثرتر است. مقاومت به خوردگي پوشش تبديلي به دست آمده در 6 pH= نيز نسبت به 4pH= كمتر است، چرا كه اين pH قليايي تر نمي تواند مانند pH هاي اسيدي تر، باعث اكسيداسيون سطح شود. سپس تلاش شد تا اثر غلظت افزودني منگنز سولفات (01/0، 1/0 و 1 گرم بر ليتر) بر مقاومت به خوردگي، مورفولوژي و تركيب پوشش مطالعه شود. ويژگي هاي سطح پوشش شده توسط آزمون هاي پلاريزاسيون و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي جهت مقايسه مقاومت به خوردگي پوشش هاي اعمال شده در شرايط مختلف، ميكروسكوپ نيروي اتمي جهت مطالعه مورفولوژي و زبري سطح، ميكروسكوپ الكتروني روبشي جهت ارزيابي مورفولوژي سطح و طيف سنجي فوتوالكترون اشعه ايكس جهت تحليل تركيب شيميايي پوشش بررسي شد. نتايج نشان داد كه در مورد نمونه پوشش شده در محلول با 4pH= و غلظت منگنز برابر 01/0 گرم بر ليتر، مقاومت به خوردگي بهبود يافته (دانسيته جريان خوردگي نسبت به نمونه پوشش شده در محلول زيركونيوم بدون منگنز، حدود 50 درصد كاهش يافته) و مورفولوژي سطح يكنواخت تر مي شود. نتايج آزمون فوتوالكترون اشعه ايكس براي نمونه پوشش شده در غلظت بهينه منگنز نشان داد كه پوشش، حاوي تركيبات زيركونيوم اكسايد و منگنز است.

In this paper, St-12 steel surfaces were coated using hexafluorozirconic acid conversion coatings. Influence of different pH (2, 4, 6) on corrosion resistance of coated samples was initially studied. Electrochemical and anti corrosion properties in solutions with different pH were studied by use of Polarization and EIS measurements. The results showed that pH=4 hinders corrosion of steel much better compared to pH=2 due to less acidity. On the other hand, pH=6 also couldn’t offer good corrosion protection for steel, since it is too alkaline to result in proper oxidation of substrate. Next, questions of interest associated with how the concentration of MnSO4 additive (0.01, 0.1 and 1 g/l) affects corrosion resistance, morphology and composition of the coating. The properties of the coated surface was examined by a range of characterization techniques including DC polarization and EIS tests for comparing the corrosion resistance of differently coated samples; AFM to study morphology and surface roughness; SEM to evaluate surface morphology; in addition to EDS and XPS to analyze chemical composition. Results showed that the sample coated in solution with pH=4 and Mn2+ concentration of 0.01 g/l possess improved corrosion resistance (current density decreased about fifty percent in comparison to steel coated just with Zr) and more uniform morphology. The result of XPS for the sample coated in optimized Mn2+ containing solution showed that the coating is composed of various zirconium oxide states and manganese compounds.