اعظم خدابندلوئی - دانشکده فنی و مهندسی
دانشکده فنی و مهندسی
گروه آموزشی مواد
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد مهندسی
عنوان:
پوشش دهی آلیاژ آلومینیم ۵۰۵۲ به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما در الکترولیت سیلیکاتی حاوی نانوذرات اکسید سیلیسیم و اکسید روي
استاد راهنما:
دکتر آرش فتاح الحسینی
استاد مشاور:
دکتر محسن کشاورز خوراسگانی
دکتر سید امید گشتی
اساتید داور:
دکتر حمید اصفهانی
دکتر یوسف مظاهری رودبالی
نگارش:
اعظم خدابندلوئی
16 بهمن 1396 ساعت 15
مکان : کلاس 10
BU-Ali Sina University
Faculty of Engineering
Department of Materials Engineering
Thesis submitted for Master of Science field of Materials Selection for Engineering Design
Title
Plasma electrolytic oxidation (PEO) coating of 5052 aluminum alloy in silicate electrolyte system containing SiO2 and ZnO nanoparticles
Supervisor:
Arash Fattah-Alhosseini (Ph. D)
Advisor:
Mohsen Keshavarz Khorasghani (Ph. D)
Seyed Omid Gashti (Ph. D)
By:
A’zam Khodabandeloie
February, 5, 2018
چكيده:
فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با ایجاد پوششهای سرامیکی، روشی جهت اصلاح سطح فلزاتی مانند آلومینیم، منیزیم، تیتانیم، زیرکونیم و آلیاژهای آنها میباشد. این روش مشابه با آندایزینگ است، اما برخلاف آندایزینگ که محدوده ولتاژ آن 50-10 ولت میباشد، این روش در ولتاژهایی بالاتر از ولتاژهای شکست فیلمهای اکسیدی یعنی 800-400 ولت انجام میشود. پوششهای تولید شده به این روش دارای چسبندگی عالی به زیرلایه، سختی و مقاومت به سایش بالا و مقاومت الکتریکی و خوردگی خوبی هستند. بهعلاوه، این فرآیند میتواند پوششهایی با گستره وسیعی از خواص کاربردی با کمترین اثر، بر خواص مکانیکی ماده زیرلایه به دلیل اعمال گرمای ناچیز به سطح زیرلایه تولید کند. اعمال پتانسیلهای بالا منجر به تشکیل میکروتخلیههای پلاسما شده که به صورت جرقه های متعدد بر روی سطح نمونه ظاهر میشوند. به واسطه فعالیت حرارتی موضعی جرقهها، پوششهای سرامیکی شامل اکسیدهای زیرلایه و اکسیدهایی از اجزای الکترولیت تشکیل میشود. هدف از این پژوهش، بهبود رفتار مقاومت به خوردگی آلیاژ آلومینیم 5052 توسط روش پوششدهی PEO به کمک نانو ذرات مختلف است. به همین منظور، در ابتدا حمام پوششدهی بهینهسازی و سپس اثر افزودن نانوذرات ZnO، SiO2، ZrO2 و CuO بر روی مقاومت به خوردگی، میکروساختار و مورفولوژی پوشش تشکیل شده بر روی آلیاژ آلومینیم 5052 در الکترولیت سیلیکاتی بررسی شد. جهت بررسی ریزساختار و رفتار خوردگی پوششها، از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس و آزمونهای الکتروشیمیایی نظیر طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک استفاده شد. نتایج حاکی از رشد پوششهایی با مورفولوژی، ترکیب فازی و خواصی نظیر مقاومت به خوردگی مختلف بر روی زیرلایه بودند. به طور کلی فرآیند پوششدهی سبب بهبود رفتار خوردگی شد. از طرفی، استفاده از نانو ذرات مختلف، تأثیرات مختلفی در پوشش ایجاد کرد که بسته به شرایط استفاده از آنها، متفاوت بود.
واژههای کلیدی: آلیاژ آلومینیم 5052، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما، پوشش اکسیدی، نانوذرات و مقاومت به خوردگی
Abstract:
Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a relatively novel surface modification technique to create ceramic coatings on the surface of metals such as aluminum, magnesium, titanium, zirconium and their alloys. PEO is similar to conventional anodizing, but in contrast to anodizing, which is performed at voltages in the range of 10-50 V, PEO is applied above the breakdown voltages of the original oxide films, typically 400-800 V. PEO coatings have excellent adhesion to the substrate, high hardness and wear resistance, and good electrical and corrosion resistances. Additionally, the process can produce coatings with a wide range of functional properties with little effect on the mechanical properties of the substrate material because of the negligible heating of the substrate surface. Applying high potentials results in the formation of plasma micro-discharge events which appear as numerous sparks on the surface of the sample. Due to the local thermal action of the sparks, ceramic coatings composed of both oxides of the substrate and electrolyte components are formed .In this study we want to investigate ZnO, SiO2, ZrO2 and CuO nanoparticles effect on corrosion resistance, microstructure and morphology of the coating formed on aluminum alloy 5052 in silicate electrolyte. In this purpose, the scanning electron microscopy, X- ray diffraction and electrochemical tests were used. The result indicated that, the coatings have different morphology, phase component and characteristics such as corrosion behavior. In general, the PEO coatings improved the corrosion resistance of 5052 Al alloy. In other hand, the nanoparticles due to different usage states, had different effects.
Key Words: plasma electrolytic oxidation, 5052 Al alloy, ceramic coatings, nanoparticles and corrosion resistance
azamkhodabndeloie@yahoo.com
کارشناسی: مهندسي مواد – گرايش متالورژي صنعتي – دانشگاه بوعلي سينا كارآموزي: آشنايي مختصر با استانداردهاي API-ASME-ISO و فرايند بازرسي خطوط انتقال نفت و گاز و عمليات پيگ راني محل كارآموزي: شركت انتقال گاز منطقه۷ واقع در خيابان سعيديه پایان نامه: بررسی رفتار خوردگی و نیمه هادی آلیاژ Alloy C-22 در محیط اسید نیتریک ( حاصل نتایج یک مقاله 2015 در ژورنال JMES ) |
کارشناسي ارشد: مهندسي مواد- گرايش شناسايي و انتخاب مواد مهندسي- دانشگاه بوعلي سينا پایان نامه: پوشش دهي فلزات ( به ویژه آلومینیوم) به روش PEO و مطالعه خواص خوردگي و ... پوشش حاصل از فرايندو بهبود رفتار خوردگی آلیاژهای آلومینیوم در کاربرد های دریایی با استفاده از نانوذراتZnO -hydrophobic and hydrophobic SiO2-CuO- ZrO2 (یک مقاله علمی پژوهشی در ژورنال سرامیک دانشگاه علم و صنعت)
|