۱۶۶۲۶پ
per
مطالعه خواص فوق آب‌صگریزی، خوردگی و تریبولوژیکی پوشش های پایه نیکل با ساختار توپوگرافی میکرومتری و نانومتری
/امیر فرزانه
: فنی مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۵
، راشدی
چاپی
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد- متالوژی
۱۳۹۵/۰۶/۱۶
تبریز
بهبود مقاومت به خوردگی و خوردگی سایشی همواره یکی از چالش‌صهای محققین و صنعت‌صگران است .بنابراین در تحقیق حاضر به بهبود خواص خوردگی و تریبولوژیکی پوشش‌صهای پایه نیکلی آبگریز پرداخته شده است .این پژوهش با ایجاد پوشش‌صهای نانوساختار و نانوکامپوزیتی پایه نیکل، خاصیت آب‌گریزی و تأثیر مورفولوژی بر زاویه تماس و در نتیجه رفتار خوردگی و نانوتریبولوژیکی را مورد بررسی قرار می‌دهد .در این مطالعه به رابطه پارامترهای فرآیند تولید، از قبیل جریان، زمان، نوع ذرات افزودنی و ترکیب آلیاژی روی خواص سطحی، رفتار خوردگی و آب‌گریزی این نوع پوشش‌صها پرداخته شده است .پوشش نیکل با ساختار طبقه‌صای و مخروطی میکرومتری - نانومتری ایجاد و پارامترها و شرایط مهم تعیین و بهینه شدند .پوشش نانوکامپوزینی نیکل - نانوسیلیس با درصدهای مختلف(۰ ،۲ ، ۵ و ۱۰ گرم بر لیتر (نانوذرات سیلیس با استفاده از حمام پوشش‌صکاری وات تهیه شدند .پس از تهیه پوشش‌صها، با استفاده از پوشش‌صکاری خودمونتاژ ترکیب سیلان لایه سطحی با انرژی سطحی پایین روی پوشش ایجاد و خواص فوق آب‌گریزی و خوردگی آن بررسی شد .پوشش‌صهای آلیاژی پایه نیکل با عناصرW ، Mo و P با ذرات پلیمری PTFE و PCTFE تهیه و خواص ساختاری و خوردگی آن‌صها مورد بررسی قرار گرفت .مورفولوژی سطح و ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(FESEM) ، توپوگرافی سطح با میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) ، زاویه تماس با دستگاه نوری اندازه‌گیری زاویه تماس، ترکیبات، پیوندها و فازهای سطحی با روش پراش پرتو ایکس XRD بررسی شدند .خواص خوردگی و خوردگی فرسایشی با استفاده از روش‌های پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت .برای پوششهای نیکلی خالص با ساختار میکرومتری- نانومتری شرایط بهینه، چگالی جریان های A/dm۲ ۱/۵ ، ۲ و ۳ و به ترتیب با زمان ۸۵۰ ، ۷۵۰ و ۶۰۰ ثانیه در هر جریان تعیین گردید .نتایج مطالعات خوردگی الکتروشیمیایی نشان دادند که پوششهای فوق آبگریز دارای دانسیته جریان خوردگی کمتری) A.cm - ۲۰۰۲/ ۰ (نسبت به پوشش آبدوست نیکل) ۲- A.cm۲ (هستند .در پوششهای نانوکامپوزیتی نیکل-سیلیس، نتایج نشان داد افزایش درصد نانوذرات سیلیس باعث افزایش میزان مقاومت به خوردگی و کاهش دانسیته جریان خوردگی) ۲- A.cm۰/۴ (پوشش-های نانو کامپوزیتی و افزایش میزان فوق آب‌گریزی تا زاویه تماس ۱۶۵ درجه می‌صشود .نتایج بررسی‌صهای خوردگی فرسایشی نشان داد که پوشش‌صهای فوق آب‌صگریز در زمان یک ساعت اولیه مقاومت خوردگی فرسایشی بهتری دارند، ولی با گذشت زمان رفتار شبیه به پوشش آب‌صدوست کامپوزیتی از خود نشان می‌صدهند .نانوذرات سیلیس اصلاح شده سطحی با استفاده از ترکیبات فلوئوروسیلان دارای خواص فوق آب‌گریزی بوده و مولکول های سیلان به وسیله پیوند کوالانسی در سطح ذرات قرار گرفتند .ذرات سیلیس اصلاح شده خواص آب‌گریزی پوششهای نیکلی را تا ۱۴۱ درجه در غلظت ۱۰ گرم بر لیتر افزایش دادند .ولی این ذرات با این اندازه و مقدار قابلیت ایجاد پوشش فوق آبگریز را نداشتند .در پوشش های تهیه شده از حمام نیکل حاوی ذرات PTFE با اندازه ذرات حدود ۱۰ میکرمتر زاویه تماس حدود ۱۵۳ درجه در غلظت ۳۰ گرم بر لیتر به دست آمد .این پوشش با توجه به خواص فوق آب‌گریزی بیشترین مقاومت به خوردگی را دارا بود .نتایج پوشش‌صهای نانوکامپوزیتی با ذرات PTFE و PCTFE نشان داد که افزودن ذرات پلیمری باعث بهبود خواص نانوتریبولوژیکی این پوشش‌صها می شود .مطالعات الکتروشیمیایی نیز نشان دادند که نانوکامپوزیت‌صهایPCTFE-W- Ni،PTFE-W- Ni،PTFE-Mo- Ni،PCTFE -P-Mo- NiوPTFE -P-Mo- Niبه ترتیب در غلظت‌صهایPCTFE- gL ۴ ۱،PCTFE- gL ۸ ۱،PCTFE- gL ۸ ۱،۲۰ PCTFE- gL ۱،۲۰ PCTFE - gL ۱بیش‌صترین مقاومت به خوردگی را دارند .بررسی رفتار آب‌گریزی این پوشش‌صها نشان داد که پوشش‌صهای تهیه شده رفتارفوق آب‌گریزی نداشته و در محدوده پوشش‌صهای آب‌صگریز واقع هستند
Improvement of corrosion and erosion corrosion are one of the main challenge for engineering and researcher. So improvement of corrosion and tribological behavior of nickel based coating will be considered in the present research. Here relationship between various parameters such as current density, time, type of particles and alloy composition on the surface properties, corrosion behavior and Superhydrophobicity of this type of coatings will be studied. The nano composite coatings are characterized by means of SEM, XRD, atomic force microscopy (AFM), and Vickers micro hardness tester. Their water-repellencies are also measured. Corrosion properties of the coatings was studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization. In the first part, super-hydrophobic nickel lms were fabricated by a one-step electrodepositing method. Effect of current density and deposition time on corrosion and superhydrophobicity were studied. Statistical analysis were conducted by historical data analysis method. The surface morphologies of the lms characterized by atomic force microscope. The surface shows hierarchical structure with micro-nanocones array, which it could be responsible for their super-hydrophobic characteristic. Electrochemical performance evaluated by EIS and potensiostate method. Results shows that the current density and deposition time have the main influences on superhydrophobicity of the coating. The Superhydrophobic surface was achieved by electrodeposition at optimum conditions. Nickel- Silica (SiO2 (nanocomposite lms with various SiO2 contents (0, 2, 5 and 10 g/l) were prepared using a nickel watts plating bath. After deposition of nanocomposite coatings, the surface of coatings were treated by silane base composition by self-assemble method. The nano composite lms were characterized by means of XRD, atomic force microscopy (AFM) and scanning electronic microscope. Their water-repellencies were also measured. Corrosion performance of the coatings was examined using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the Ni-SiO2 nanocomposite coating has corrosion resistance better than the Ni coating. Also, adding silica nanoparticles ends to increase the roughness and better water repellency. The corrosion current in the nano composite coating with 10 g/l SiO2 was 0.4 A/cm2 and for pure nickel coating was 2 A/cm2. Prepared coating with 10 micron PTFE particles, the water contact angle about 153 degree was achieved in 30 g/l concentration. This coating because of suitable water repellency had the best corrosion resistance. The results of the Ni-W/PTFE nanocomposite films exhibit better electrochemical and tribological performance than the Ni-W coating. The corrosion rate and surface roughness decreased about 50 and 5 times less than bare coating in optimum condition 8 gl-1 PTFE. XRD results indicate that the PTFE particle changed the surface texture significantly. Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) nanoparticles were co-deposited with nickel-tungsten (Ni-W) coatings through electro- deposition process. Results show that, there is a signicant shift in corrosion potential towards the noble direction, decrease in corrosion current density, and increase in charge transfer resistance and decrease in doublelayer capacitance values with the incorporation of PCTFE particles in the Ni-W matrix. Higher PCTFE contents, however, negatively affected the corrosion behavior of the coatings. Addition of the PCTFE concentration to the coating bath affected both composition and morphology of the coating. Binary Ni-MO and ternary Ni-Mo-P/ PTFE composite coatings with different PTFE content electrodeposited by using a tartrate nickel plating bath. The results indicate that, the Ni-Mo-P/PTFE nanocomposite coating has better anticorrosion performance than the Ni-Mo and Ni-Mo-P alloy coating. Surface roughness and water contact angle results showed that, the adding of PTFE in the Ni-Mo alloy has smooth surface, enhanced water repellency and higher corrosion resistance of the Ni-Mo/PTFE nano composite coatings. Phosphorous in the coating affected the s-urface properties and improved the corrosion resistance. the tribological, mechanical and electrochemical performances of electrodeposited (Ni-Mo-P) coating containing Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) nanoparticles were investigated. The results show that there is a signicant enhancement in corrosion resistance with the incorporation of PCTFE particles into the Ni-Mo-P matrix. It was also observed that the addition of PCTFE in the Ni-Mo-P alloy matrix has resulted in a smoother surface with a low friction coefficient and excellent water repellency
فرزانه، امیر
خامنه‌اصل، شاهین، استاد راهنما
حسینی، میرقاسم، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
