بررسي اثر ولتاژ اعمالي بر روي خواص فيزيكي و شيميايي پوشش هاي سراميكيZrO2-Al2O3 رشد داده شده به روش اكسيداسيون جرقه ميكروني

The effect of applied voltage on physical and chemical properties of ZrO2-Al2O3 ceramic coatings via micro arc oxidation

آلومينيوم بدليل خواص منحصر به فردي نظير استحكام ويژه بالا، دانسيته پايين و نيز فراواني در پوسته زمين از مهم ترين مواد مهندسي بوده و داراي كاربردهاي متنوعي شامل صنعت هوافضا، خودرو و ساختمان است. اما برخي عيوب ذاتي آن نظير سختي پايين، مقاومت سايشي پايين و نيز مقاومت به خوردگي پايين، كاربرد وسيع و طولاني مدت آن را در صنعت محدود نموده است. راههاي متعددي براي غلبه بر اين عيوب پيشنهاد شده است كه از اين بين مي توان به پوشش دهي قطعات آلومينيومي با پوشش هاي آلومينايي و آلومينا- زيركونيايي اشاره كرد. در اين تحقيق، پوشش هاي كامپوزيتي ZrO2-Al2O3 تحت شرايط مختلف بر روي فلز آلومينيوم با استفاده از روش Micro Arc Oxidation(MAO) رشد داده شد. اين پوشش ها تحت جريان AC در الكتروليت حاوي نمك ZrOCl2.8H2O سنتز شد. طبق نتايج XPS، XRD و EDX، پوشش ها بيشتر شامل فازهاي a-Al2O3، g-Al2O3، ZrO2 مونوكلينيك و ZrO2 تتراگونال بودند. با افزايش ولتاژ، درصد زيركونيوم در پوشش افزايش پيدا مي كرد. نتايج AFM دال بر تشكيل سطحي زبر بود بگونه اي كه زبري سطح با افزايش ولتاژ بيشتر مي شد. بررسي مورفولوژي پوشش ها با استفاده از SEM نشان داد كه مورفولوژي به شدت به ولتاژ اعمالي بستگي دارد.

Aluminum alloys are one of the most attractive materials due to their high specific strength, low density, and very abundance reserves in the earth’s crust.Aerospace, automobile, building, and so on are some of the industrial fields where aluminum and its alloys are utilized. However, it has some disadvantages, namely softness, lower wear resistance and lower corrosion resistance, decreases the service life of machine components. An effective approach to defeat these above disadvantages is coating the aluminum components with alumina-based composites coatings. Among alumina-based composites coatings, Al2O3-ZrO2 system has demonstrated unique features. Micro Arc oxidation(MAO) technique was employed to grow zirconia–alumina porous layers. The layers were grown under alternative current in the electrolytes of ZrOCl2 salt. Considering XPS,XRD, and EDX results, the layers mainly consisted of a-Al2O3, ?-Al2O3, monoclinic ZrO2, tetragonal ZrO2. Increasing the voltage resulted in higher zirconium concentration. AFM studies revealed that the surface roughness increased with voltage. Morphological evaluations, performed by SEM, showed that the microstructure of the layers strongly depended on the applied voltage.