بررسي عوامل موثر بر پوشش دهي زير لايه ي فولادي آلومينايز شده به روش پلاسما الكتروليتي

The investigation of effective parameters in coating on aluminized steel by plasma electrolytic oxidation process

هدف از تحقيق حاضر ايجاد پوشش سراميكي بر روي زيرلايه ي فولادي به روش پلاسما الكتروليتي است . عمليات پوشش دهي از طريق ايجاد يك لايه ي مياني بر روي فولاد و سپس اعمال پوشش سراميكي به روش پلاسما الكتروليتي انجام مي گردد. لايه ي مياني اغلب از جنس آلومينيوم است. جهت نيل به هدف ياد شده، پس از ساخت تجهيزات فرآيند و مونتاژ آنها، نمونه هايي با ابعاد 20×25 ميليمتر مربع از ورقه ي فولاد آلومي نايز شده تهيه و آماده سازي شدند. پس از انجام اعمال فوق، با بررسي تحقيقات گذشته و تستهاي اوليه، پارامترهاي موثر در فرآيند انتخاب و مقادير مختلف اين پارامترها تعيين شدند. در گام بعدي به كمك روش تاگوچي آزمايشات مورد نياز جهت انجام هرچه مؤثرتر پژوهش مورد طراح ي قرار گرفت . براي اين منظور با توجه به جدول آزمايشات استاندارد تاگوچي، الكتروليتهايي با تركيب و غلظت متفاوت تهيه گرديدند . سپس زيرلايه هاي فولادي از پيش آماده شده در الكتروليتهاي مورد نظر قرار گرفته و تحت ولتاژ و زمان ها ي مختلف، عمليات پوششدهي بر روي آن ها صورت پذيرفت. تركيب الكتروليت مورد نظر عبارت بود از Na2SiO3+NaOH+Na6P6O18 كه غلظت Na2SiO3 و NaOH طبق جدول آزمايشات تاگوچي تغيير م يكرد اما غلظت Na6P6O18 در هم هي مراحل ثابت و برابر 5gr/lit درنظر گرفته شد . با مقايسه اثر شرايط مختلف پوششدهي بر ضخامت، مقادير بهينه پارامتر هاي موثر در فرآيند يعني تركيب الكتروليت، ولتاژ و زمان تعيين گرديد. در نهايت تحت شرايط بهينه بدست آمده، پوشش دهي انجام گرديد و خواص پوشش حاصل با خواص پيش بيني شده مقايسه شد. همچنين با انجام تست هاي EDS و SEM ، مورفولوژي و آناليز عنصري سطح و سطح مقطع نمونه هاي پوشش داده شده بررسي گرديد.

The objective of present study is to create ceramic coating on sheet of steel through plasma electrolytic oxidation method. The coating process is accomplished by creating an intermediary layer on steel followed by ceramic coating via PEO method. The intermediary layer is mainly composed of aluminum. after providing and assembling the process equipment, specimens with dimension of 25×20 mm2 were cut out of sheet of aluminized steel. Based on recent studies and some preliminary experiments, most influential parameters were opted. In the next step, with the aid of Taguchi method, a set of necessary experiments was designed for a more detailed investigation. According to the table of experiments proposed by Taguchi arrays, several electrolytes with different compositions were prepared. Afterwards, the PEO process was carried out on the specimens of aluminized steel under different values of applied voltage and coating time in different electrolytes. The electrolyte consisted of Na2SiO3+NaOH+Na6P6O18 in which, concentration of Na2SiO3 and NaOH varied based on Taguchi set of experiments, but the concentration of Na6P6O18 was fixed to 5 gr/lit in all experiments. Optimum values of process parameters – electrolyte composition, applied voltage and coating time – were determined through comparing the coating thickness of different specimens. At the end, a confirmation run was conducted under optimum conditions in order to verify the properties of optimal specimen. Surface morphology, elemental analysis and coating thickness of the coated specimens were examined by SEM and EDS analysis as well.