مجتبی وکیلی ازغندی - دانشکده فنی و مهندسی
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 diffraction. 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 |
رشته تحصیلی:مهندسی مواد و متالورژی آخرین وضعیت تحصیلی: دانشجوی سال آخر دکتری 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 |
||||||||
|
|||||||||||||||