مجتبی وکیلی ازغندی

مجتبی وکیلی ازغندی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

دانشكده فنی مهندسی


دفاع از رساله دکتری در رشته مهندسی مواد


عنوان:

بررسي رفتار خوردگی پوشش اکسیدی میکرو قوس الکتریکی آلياژ آلومینیوم 6061

 

استاد راهنما:

دکتر آرش فتاح الحسینی

استاد مشاور:

دکتر محسن کشاورز

 

اساتید داور:

دکتر کورش جعفرزاده

دکتر امیر مومنی

دکتر شهاب کاظمی

 

ارائه دهنده:

مجتبی وکیلی ازغندی

 

 تاريخ

مكان

زمان

18/11/1396

دانشکده مهندسی، آمفی تئاتر

ساعت 14:00

 

 

 

Faculty of Engineering

Department of Materials Engineering

 

 

PhD Thesis Defense

Title:

Investigation of the corrosion behavior of micro arc oxidation coating on 6061 aluminum alloy

 

Supervisor:

Dr. Arash Fattah-alhossieni

 

Advisor:

Dr. Mohsen Keshavarz Khorasgani

 

Reviewers:

Dr. Kurosh Jafarzadeh

Dr. Amir Momeni

Dr. Shahab Kazemi

 

By:

Mojtaba Vakili-Azghandi

 

Wednesday, February 07. 2018

02:00 PM

Faculty of Engineering, Amphitheater

 

چکيده:

هدف از اين تحقيق بررسي رفتار خوردگي پوشش­­هاي ميکروقوس­الکتريکي آلياژ آلومينيوم 6061 بر پايه تغيير و بهينه سازي پارامترهاي موثر بر فرايند پوشش­دهي مي باشد. پوشش­دهي در الکتروليت بازي پايه سيليکاتي در حضور نانوذرات مختلف و در شرايط مختلف الکتريکي انجام شد. از ميکروسکوپ روبش الکتروني و پراش پرتو ايکس به منظور مطالعه ريزساختار و فاز شناسي و از آزمون­هاي پلاريزاسيون پتانسيل متغير و طيف نگاري امپدانس الکتروشيميايي در محلول نمک کلريد سديم (Wt% 5/3) به منظور مطالعه رفتار خوردگي پوشش­هاي ايجاد شده در شرايط مختلف بهره برده شد. در ابتدا به منظور بررسي ميزان اجزاي مختلف الکتروليت بر رفتار خوردگي، پوشش­دهي ميکروقوس­الکتريکي در الکتروليت بازي پايه سيليکاتي با حضور نانوذرات اکسيد آلومينا به عنوان ذراتي که داراي ساختار مشابه با پوشش ايجاد شده روي آلياژهاي آلومينيوم هستند انجام شد. نتايج نشان دادند که بهترين ريزساختار و رفتار خوردگي در پايين­ترين غلظت KOH (g/L 1)، بالاترين غلظت استفاده شده از Na2SiO3 ( g/L 5) و غلظت ميانه بکار گرفته شده از Al2O3 ( g/L3) ايجاد مي شود. دلايل آن مي تواند فراهم شدن بهترين شرايط اکسيدکنندگي سطح و مشارکت نانوذرات در پوشش، کمترين شرايط انحلال پوشش و بهترين شرايط جرقه­زني طي فرايند پوشش­دهي ميکروقوس­الکتريکي آلياژ آلومينيوم 6061 باشد. در ادامه از اين الکتروليت بهينه شده به منظور بررسي اثر پارامترهاي الکتريکي بر ريزساختار و رفتار خوردگي پوشش استفاده شد و مشخص شد که بهترين ريزساختار، بهترين شرايط جذب نانوذرات و بهترين رفتار خوردگي در بالاترين فرکانس (Hz 2000) و چرخه کاري (% 80) و پايين­ترين چگالي جريان اعمال (A/dm2 5) حاصل مي شود. دليل اين امر کمترين سرعت رشد پوشش، کوچکترين حفرات و گره­ها  و بيشترين مشارکت نانوذرات طي فرايند جرقه­زني در سطح مي باشد. از اين شرايط الکتريکي بهينه شده استفاده شد تا مکانيزم مشارکت و اثر نانوذرات مختلف بر ريزساختار و رفتار خوردگي پوشش ميکروقوس­الکتريکي مشخص شود. لذا پوشش­دهي در الکتروليت و شرايط الکتريکي بهينه شده در حضور نانوذرات مختلفي مانند اکسيد سريم، اکسيد زيرکونيوم، اکسيد روي، اکسيد تيتانيم و اکسيد آلومينوم انجام شد و مشخص شد که به دليل مشابه بودن رفتار پتانسيل-زمان در فرايند پوشش­دهي، ريزساختار و ضخامت پوشش در حضور نانوذرات متفاوت يکسان بوده و ذرات داراي کمترين چگالي و بالاترين پتانسيل زتا، بيشترين ميزان جذب را در مراحل مختلف پوشش­دهي خواهند داشت. از طرفي مشخص شد که پوشش­دهي در حضور نانوذرات اکسيد سريم داراي بهترين رفتار خوردگي مي باشد و لذا اثر پارامترهايي همچون زمان پوشش­دهي، اندازه و غلظت ذرات اکسيد سريم بر ميزان مشارکت ذرات در لايه هاي مختلف پوشش و در نتيجه اثر آن بر رفتار خوردگي پوشش بررسي شد. از اين آزمون ها مشخص شد که با افزايش زمان پوشش­دهي و غلظت ذرات اکسيد سريم و کاهش اندازه اين ذرات، ميزان مشارکت آنها در پوشش افزايش مي يابد.

واژه­هاي کليدي: آلومينيوم 6061، اکسيداسيون ميکروقوس­الکتريکي، پوشش­هاي مقاوم به خوردگي، نانوذرات.

 

Abstract:

In this study, corrosion resistance improvement of micro arc oxidation coatings on 6061 aluminum alloy in silicate electrolyte containing Al2O3 nano-particles was studied, with particular emphasis on the microstructure, coating growth, and corrosion behavior in 3.5 wt.% NaCl solution. The microstructure of coatings, their thickness, and phase composition were characterized using scanning electron microscopy and X-ray diraction. The corrosion behavior and electrochemical response of specimens treated by  micro arc oxidation, were analyzed by the electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization in artificial seawater.  Different chemistry parameters of electrolyte, including KOH, Na2SiO3 and Al2O3 nano-particles concentrations were applied to obtain the best coatings by plasma electrolyte oxidation (PEO). In order to reach this goal, three compounds including KOH, Na2SiO3 and Al2O3 nano-particles in different concentration ranges were used and a response surface methodology was employed to develop the regression models.  The results indicated that  the maximum coating thickness, lowest amount of porosity and the lowest corrosion current density can be obtained at low concentrations (1 g/L) of KOH, high concentrations (5 g/L) of Na2SiO3, and moderate concentrations (3 g/L) of Al2O3 under the current conditions and process time employed in this particular study. This combination describes the optimum  micro arc oxidation electrolyte, which has the best conductivity and oxidizing state, as well as the highest incorporation of electrolyte components in the coating growth process

In this study, we used the optimized alkaline silicate electrolyte containing Al2O3 np for the  micro arc oxidation process on 6061 Al alloys. The PEO coating was applied using different electrical parameters such as frequency, current density, and duty cycle to evaluate different electrical parameters influence on microstructure, morphology, incorporation of  nano-particles and as a result the corrosion behavior of the  micro arc oxidation coating. It was found that PEO coatings formed in the presence of Al2O3 np had lower porosity and exhibited better corrosion behavior compared to the coatings without Al2O3 np in the structure. This can be attributed to the nano-particles incorporation and penetration through  micro arc oxidation coatings. On the other hand, the decrease in current density and increase in duty cycle and frequency leads to further reduction of the nano particles incorporation and distribution on the coating surface.

In the following, effects of different nanoparticles and their adsorption on plasma electrolytic oxidation microstructures and their corrosion behavior were investigated. Microstructure observations showed that  micro arc oxidation treatment the coating microstructure and thickness didn’t change obviously in presence of different particles at applied  micro arc oxidation condition. This is related to similar potential-time response in micro arc oxidation electrolyte containing different particles. On the other word, EDX analysis showed that the nano particles with low density and high zeta potential have more incorporation during micro arc oxidation treatment compared to that with high density and low zeta potential. Corrosion studies showed improvement of corrosion properties and capacitance behavior in presence of nano particles. This is depended to chemical and phase composition coating in presence of different particles that change coating dielectric constant.

Keywords: A6061, Micro Arc Oxidation, Corrosion resistance coatings, Nano particle.

 

 

رزومه آموزشی-پژوهشی

(الف) مشخصات

نام: مجتبی
نام خانوادگی: وکیلی ازغندی
ایمیل:
m.vakiliazghandi92@basu.ac.ir
mvakili2@wuo.ca

رشته تحصیلی:مهندسی مواد و متالورژی

آخرین وضعیت تحصیلی: دانشجوی سال آخر دکتری             
تاريخ شروع به تحصيل:
01/07/92          

تاریخ تصویب شده دفاع دکتری:  18/11/96          

 

 

(ب) سوابق تحصیلی

مقطع

رشته تحصیلی

گرایش

دانشگاه

رتبه دوره

متوسطه

متالورژی

ریخته گری

هنرستان فنی تربت حیدریه

1

کاردانی

متالورژی

ریخته گری

دانشگاه فنی حرفه ای

2

کارشناسی

مهندسی مواد

ریخته گری

دانشگاه فنی حرفه ای

2

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد

شناسایی (پایاننامه: خوردگی)

حکیم سبزواری

1

دکتری

مهندسی مواد

مواد (پایاننامه: خوردگی)

بوعلی سینا

1

 

(ج) دوره های پژوهشی و تخصصی

ردیف

نام دوره

محل گذراندن دوره

زمان دروه

طول دوره

1

فرصت تحقیقاتی خارج

دانشگاه وسترن کانادا

تابستان 1396

6 ماه

 

 

 

 

 

(د)  فعالیتهای پژوهشی

(1)      مقالات JCR، ISI،ISC، SCOPUS، علمی-پژوهشی و علمی-ترویجی وغیره در مجلات مورد تایید وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

ردیف

عنوان کامل مقاله

نام مجله

ضریب تاثیر مجله

نمایه

سال انتشار

تعداد نویسندگان

 

در نویسندگان نام چندم هستید؟

 

توضیح

1

Water-base acrylic terpolymer as a corrosion inhibitor for SAE1018 in simulated sour petroleum solution in stagnant and hydrodynamic conditions

Corrosion science

5/5

ISI

2012

4

1

 

2

Corrosion inhibitive evaluation of an environmental friendly water-base acrylic terpolymer on mild steel in hydrochloric acid media

Metallurgical and Materials Transactions A

7/1

ISI

2013

4

1

 

3

Facile Synthesis and Investigation of 1,8 Dioxooctahydroxanthene

Derivatives as Corrosion Inhibitors for Mild Steel  in Hydrochloric Acid Solution

 

New Journal of Chemistry

08/3

ISI

2015

8

3

 

4

Influence of concentrations of KOH and Na2SiO3 electrolytes on the electrochemical behavior of ceramic coatings on 6061 Al alloy processed by plasma electrolytic oxidation (PEO)

Metallurgica Acta sinica

2/1

ISI

2016

2

2

 

5

Effects of Al2O3 nano-particles on performance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on 6061 aluminum alloy

Journal of Materials Engineering and Performance

1/1

ISI

2016

3

1

 

6

On the passive and electrochemical behavior of severely deformed

pure Ti through friction stir processing

International Journal of Advanced Manufacturing Technology

7/1

ISI

2017

3

2

 

7

Passive and electrochemical response of friction stir processed pure Ti

Journal of alloy and compound

1/3

ISI

2017

4

2

 

8

Effect of Multi-pass Friction Stir Processing on the

Electrochemical and Corrosion Behavior of Pure

Titanium in Strongly Acidic Solutions

Metallurgical and Materials Transactions A

7/1

ISI

2017

3

3

 

9

Effects of Duty Cycle, Current Frequency, and

Current Density on Corrosion Behavior of the Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on 6061 Al Alloy in Artificial Seawater

Metallurgical and Materials Transactions A

7/1

ISI

2017

3

1

 

10

رفتار خوردگی و میکروساختار پوشش سرامیکی ایجاد شده بروش میکروقوس الکتریکی روی آلیاژ آلومینیوم 6061

نشریه علم و مهندسی سرامیک

 

علمی پژوهشی

1394

2

1

 

11

بررسی رفتار بازدارندگی خوردگی ترپلیمر اکریلیکی پایه آبی بر روی فولاد SAE 1018 در محیط نفتی

پژوهش نفت

 

علمی پژوهشی

1394

3

1

 

12

تاثیر جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار خوردگی آلیاژ آلومینیوم 1050در محلول 5/3 درصد وزني کلريد سديم

مهندسی سطح

 

علمی پژوهشی

1395

3

2

 

13

فرایند آبکاری نیکل-کرم بر روی قطعات پلاستیکی ABS

پوششهای سطحی

(پیام آبکار)

 

علمی ترویجی

1390

3

3

 

(2)     مقالات کنفرانسی و سمیناری

 

ردیف

عنوان کامل مقاله

نام کنفرانس

محل

(شهر و کشور)

تاریخ کنفرانس

 

 

نوع انتشار

(چکیده، کامل)

 

تعداد نویسندگان

 

در نویسندگان نام چندم هستید؟

 

1

Corrosion inhibiting of an environment friendly water base acrylic terpolymer in hydrodynamic condition on mild steel in petroleum solution

European Corrosion Congress

ترکیه-استانبول

2012

کامل

3

 

 

2

2

مطالعه بازدارندگی خوردگی ترپلیمر اکریلیکی پایه آبی و سازگار با محیط زیست

بر روي فولاد ساده کربنی در محیط اسید کلریدریک

کنگره ملی خوردگی

تبریز

1390

کامل

3

 

 

1

3

اثر شرایط استاتیکی و دینامیکی بر بازدارندگی خوردگی فولادSAE 1018 در محیط نفتی توسط ترپلیمر اکریلیکی پایه آبی و سازگار با محیط زیست

کنگره ملی خوردگی

تبریز

1390

کامل

3

 

 

1

4

برسی رفتار بازدارندگی 1, 8,dioxo octahydroxanthene  بر خوردگی فولاد ساده کربنی در محیط 0.1مولار اسید کلریدریک

کنگره ملی خوردگی

تبریز

1390

کامل

3

 

 

1

5

ترمودینامیک جذب ترپلیمر اکریلیکی پایه آبی سازگر با محیط زیست جهتب ازدارندگی خوردگی فولاد ساده کربنی در محیط اسیدی

کنگره ملی خوردگی

تهران

1392

کامل

3

 

 

1