پایان‏نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب

مواد مهندسی

 عنوان:

پوشش‏دهی اکسیدی تیتانیم خالص تجاری به روش میکروقوس الکتریکی در الکترولیت آلومیناتی

  

استاد راهنما:

دکتر آرش فتاح الحسینی

 

 

اساتید مشاور:

دکتر سید امید گشتی

دکتر محسن کشاورز خوراسگانی

 

اساتید داور:

دکتر حسن علم خواه

دکتر محسن شیخی

 

 

نگارش:

مریم مولایی

 

 زمان: دوشنبه 11 بهمن 1395 ساعت 10:30 صبح

مکان: سمینار مواد

در این مطالعه فرآیند پوشش‏دهی به روش میکروقوس الکتریکی (MAO) بر روی زیرلایه تیتانیم خالص تجاری و در حمام پایه آلومیناتی و شرایط ولتاژ ثابت (420 ولت) با موفقیت انجام شد. ریزساختار سطح و مقاطع عرضی، اندازه حفرات سطحی، ضخامت و ترکیب فازی پوشش‏ها و رفتار خوردگی نمونه‏های تیتانیم بدون پوشش و پوشش داده‏شده بررسی شد. رفتار خوردگی نمونه‏ها با استفاده از آزمون‏های طیف‏سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول خورنده 5/3 درصد وزنی کلرید‏سدیم ارزیابی شد. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی اثر زمان انجام فرآیند پوشش‏دهی و ترکیب‏شیمیایی حمام‏های پوشش‏دهی با غلظت‏های متفاوتی از اجزا بود. بدین جهت اثر تغییر غلظت نمک پایه آلومینات‏سدیم (NaAlO₂)، نمک افزودنی هیدروکسید‏پتاسیم (KOH)، زمان انجام فرآیند و افزودنی‏های متفاوت در حمام پایه آلومیناتی و حمام‏های با پایه‏های متفاوت بررسی شد. ترکیب فازی، ریزساختار سطح و مقاطع عرضی پوشش‏ها و رفتار خوردگی نمونه‏ها نشان داد که استفاده از غلظت 10 گرم بر لیتر از نمک آلومینات‏سدیم و 4 گرم بر لیتر نمک هیدروکسید‏پتاسیم در حمام پوشش‏دهی پایه آلومیناتی و انجام فرآیند به مدت 180 ثانیه، منجر به تشکیل پوششی شامل فازهای روتیل و آناتاز و با کم‏ترین اندازه حفرات سطحی، بیش‏ترین تراکم و یکنواختی و بهترین رفتار خوردگی شد. مقاومت به خوردگی زیرلایه تیتانیم بدون پوشش در این شرایط در حدود 53 برابر افزایش و سرعت خوردگی در حدود 17 برابر کاهش یافت. با بررسی حمام‏های پوشش‏دهی با پایه‏های متفاوت مشخص شد که پوشش حاصل از حمام پایه آلومیناتی-فسفاتی دارای ساختاری متراکم همراه با تعدادی حفرات با پراکندگی خوب و بهترین رفتار خوردگی بود. در این نمونه، مقاومت به خوردگی زیرلایه تیتانیم بدون پوشش در حدود 88 برابر افزایش و سرعت خوردگی در حدود 144 برابر کاهش یافت.

واژه­های کلیدی: تیتانیم خالص تجاری، میکروقوس الکتریکی، امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، آلومینات‏سدیم،  هیدروکسید‏پتاسیم، خوردگی.

 

Abstract:

The aim of this study is to investigate the effects of electrolyte composition and time of oxidation process on microstructure and corrosion behavior of coatings. Therefore, commercial pure titanium was coated by micro arc oxidation process in Aluminate electrolyte and at constant voltage (420 V). Surface and cross sectional morphologies, average pore size, thickness, phase composition of coatings and corrosion behavior of uncoated and coated samples were investigated. Corrosion behavior of samples were evaluated by Electrochemical Impedance spectroscopy and Potentiodynamic polarization tests in 3.5 wt. % NaCl solution. The effects of Sodium Aluminate and Potassium Hydroxide concentration, additives and time of experiment in Aluminate electrolyte were studied. Results showed that coating prepared in 10 g/l Sodium Aluminate and 4 g/l  Potassium Hydroxide and at 180 (s), which composed of Rutile and Anatase phases, had the most uniform structure with smallest micro pores and the best corrosion behavior. Corrosion resistance of this coating was almost 53 times greater than substrate. Also corrosion rate of it was reduced 17 times in comparison with uncoated sample. Investigating of different electrolytes revealed that prepared coating in Aluminate-Phosphate based one had uniform structure with well dispersed micro pores and it exhibited the best corrosion behavior. Corrosion resistance of this sample increased 88 times and corrosion rate decreased 144 times rather than titanium substrate.

Key Words: Commercial pure titanium, Micro arc oxidation, Electrochemical Impedance, Potentiodynamic polarization, Sodium Aluminate, Potassium Hydroxide, Corrosion.

 

 

 

 

نام و نام خانوادگی: مریم مولایی

تاریخ تولد : 24/11/1369

محل سکونت: همدان

آدرس پست الکترونیکی: m.molaie93@yahoo.com

 

 

 

مهارت های رشته تحصیلی:

آشنایی کامل با نرم افزارهای NOVA، Expert و Digimizer

 

زبان های خارجی

میزان تسلط در زبان انگلیسی:

خواندن: خوب

نوشتن: خوب

مکالمه: خوب