اميد ايمان طلب

چکیده: در این پژوهش، خواص فتوکاتالیستی پوشش‌های ایجاد شده بر سطح آلومینیوم با استفاده از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه، بهبود عملکرد فتوکاتالیستی از طریق افزودن نانوذرات اکسید تیتانیوم و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیندی بوده است. ساختار، ترکیب شیمیایی و مورفولوژی پوشش‌ها به کمک آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی با حد تفکیک بالا (FE-SEM) و پراش پرتو ایکس( XRD) وترشوندگی وطیف‌سنجی بازتاب نفوذی (DRS) و طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) طیف‌سنجی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در نمودار ولتاژ-زمان مربوط به فرآیند پوشش‌دهی، پوشش نانوکامپوزیتی آلومینا که فاقد نانوذرات است، تحت شرایط چگالی جریان 5/0 آمپر بر دسی‌متر مربع، بسامد 1000 هرتز، مدت‌زمان 10 دقیقه و چرخه‌کاری 50 درصد، الکترولیت قلیایی و حالت جریان مستقیم پالسی در الکترولیت پایه سیلیکاتی با غلظت 6گرم بر لیتر تشکیل شده است .همچنین، بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که پوشش‌های ایجادشده دارای سه لایه مجزا شامل لایه متخلخل بیرونی، لایه میانی فشرده و لایه مانع داخلی هستند. برای بهبود رفتار فتوکاتالیستی پوشش هااز مقادیر مختلف 5/0 و1و5/1 و2گرم نانوذرات TiO₂ (P25) استفاده شد که 1گرم نانوذره رفتار بهتری نشان داد ومیزان تخریب را از 70به 85درصد رساند.توزیع یکنواخت نانوذرات TiO₂ (P25) در ساختار پوشش منجر به افزایش تخلخل و کاهش اندازه دانه‌ها شده که این امر بهبود خواص فتوکاتالیستی و افزایش سطح فعال را به دنبال داشته است. آنالیزهای طیف‌سنجی نشان دادند که ترکیب شیمیایی پوشش، علاوه بر TiO₂، شامل اکسیدهای آلومینیوم و سایر ترکیبات سرامیکی است که در استحکام و چسبندگی پوشش نقش مهمی ایفا می‌کنند. همچنین، بررسی عملکرد فتوکاتالیستی پوشش‌ها در تخریب آلاینده‌های آلی نشان داد که نرخ تجزیه آلاینده‌ها در حضور نور مرئی و تحت شرایط بهینه به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. این امر نشان‌دهنده‌ی پتانسیل بالای این پوشش‌ها در کاربردهای زیست‌محیطی مانند تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و حذف ترکیبات آلی مضر از آب است. به‌طور کلی، این تحقیق نشان می‌دهد که بهینه‌سازی شرایط فرآیند PEO همراه با افزودن نانوذرات TiO₂ می‌تواند منجر به تولید پوشش‌هایی با عملکرد فتوکاتالیستی بهینه میشود.این یافته‌ها می‌توانند به عنوان راهکاری مؤثر در طراحی و توسعه‌ی پوشش‌های هوشمند برای استفاده در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب، تولید انرژی و مهندسی مواد مورد بهره‌برداری قرار گیرند. در نهایت، پیشنهاد می‌شود که در تحقیقات آینده، بررسی تأثیر دیگر نانوذرات و اصلاح الکترولیت‌ها برای بهبود بیشتر خواص فتوکاتالیستی و مکانیکی این پوشش‌ها انجام گیرد.

هدف اصلی این تحقیق، ایجاد پوشش‌های نانوکامپوزیتی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) با استفاده از هیدروکسید لایه مضاعف (LDH) به‌منظور بهبود خواص الکتروشیمیایی آلیاژ منیزیم AZ31B در محیط حاوی یون کلر است. برای این منظور، مشخصه‌یابی پوشش‌های ایجادشده با استفاده از تکنیک‌های مختلفی از جمله الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، آزمون‌های زبری و ترشوندگی، آزمون‌های پولاریزاسیون پتانسیودینامیک (PDP) و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) انجام گرفت. در این فرآیند، هیدروکسید لایه مضاعف (Zn-Al-LDH) به‌روش هیدروترمال سنتز و سپس پوشش‌های نانوکامپوزیتی در حضور غلظت‌های مختلفی از این هیدروکسید (25/0، 5/0، 75/0 و 1 گرم بر لیتر) در شرایط خاصی مانند چگالی جریان 10 آمپر بر دسی‌متر مربع، چرخه‌کاری 50 درصد، فرکانس 10 کیلوهرتز، زمان 7 دقیقه و استفاده از الکترولیت سیلیکاتی تحت حالت جریان مستقیمروی زیرلایه AZ31B ایجاد شدند. نتایج حاصل از آزمون‌های الکتروشیمیایی نشان داد که استفاده از هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت سیلیکاتی، رفتار الکتروشیمیایی پوشش‌های نانوکامپوزیتی را به‌طور چشمگیری نسبت به پوشش‌های PEO ایجادشده در الکترولیت سیلیکاتی بدون حضور هیدروکسید لایه مضاعف بهبود می‌بخشد. همچنین، با افزایش میزان هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت پوشش‌دهی، رفتار الکتروشیمیایی پوشش‌ها به‌طور قابل توجهی بهتر شد. در این راستا، لایه فشرده داخلی پوشش‌ها نقش اصلی در محافظت در برابر خوردگی ایفا می‌کند که با افزایش میزان هیدروکسید لایه مضاعف، عملکرد آن بهبود بیشتری یافته است. علاوه بر این، مشارکت هیدروکسید لایه مضاعف در پوشش‌ها تأثیر مثبتی بر نتایج طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی داشت، به‌طوری‌که در حضور هیدروکسید لایه مضاعف، رفتار القائی در طیف‌ها مشاهده نشد. با افزایش میزان هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت، درصد تخلخل پوشش‌ها از 35/13به 45/4 و میانگین اندازه حفره‌ها نیز از 27/15 به 05/8 کاهش قابل‌ملاحظه‌ای یافت. در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، چگالی جریان خوردگی از 7-10×9/4 به 10-10×24/9 و پتانسیل خوردگی از 42/1- به 21/1- تغییر یافت که نشان‌دهنده بهبود چشمگیر عملکرد پوشش‌ها در برابر خوردگی است. به‌طور کلی، استفاده از هیدروکسید لایه مضاعف در فرآیند PEO می‌تواند به‌طور مؤثری عملکرد فیلم‌های اکسیدی ایجادشده روی آلیاژهای منیزیم را بهبود دهد و این امر، زمینه‌ساز توسعه این آلیاژها در کاربردهای ارتوپدی و ایمپلنت می‌شود.

هدف اصلی از این پژوهش، ایجاد پوشش‌های نانوکامپوزیتی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) به کمک هیدروکسید لایه مضاعف (LDH) به‌منظور بهبود رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ منیزیم AZ31B در محیط حاوی یون کلر است. مشخصه‌یابی پوشش‌های ایجادشده در تحقیق حاضر با استفاده از الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز (FTIR)، آزمون‌های زبری و ترشوندگی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک (PDP) و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) صورت گرفت. برای رسیدن به هدف پژوهش، ابتدا هیدروکسید لایه مضاعف (Zn-Al-LDH) با استفاده از روش هیدروترمال سنتز شد. سپس، پوشش‌های نانوکامپوزیتی در حضور غلظت‌های مختلف از هیدروکسید لایه مضاعف سنتز شده (۵۰/۰، ۷۵/۰ و ۰۰/1 گرم بر لیتر) در چگالی جریان 7 آمپر بر دسی‌متر مربع، چرخه‌کاری 50 درصد، فرکانس 100هرتز، زمان 7 دقیقه، الکترولیت فسفاتی و حالت جریان مستقیم خطی روی زیرلایه AZ31B ایجاد شدند. نتایج آزمون‌های الکتروشیمیایی نشان داد که مشارکت هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت فسفاتی پوشش‌دهی، رفتار الکتروشیمیایی پوشش نانوکامپوزیتی را در مقایسه با پوشش PEO ایجادشده در الکترولیت فسفاتی بدون حضور هیدروکسید لایه مضاعف را بهبود می‌بخشد. همچنین، با افزایش میزان مشارکت هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت پوشش‌دهی، رفتار الکتروشیمیایی پوشش‌های ایجادشده بهبود می‌یابد. نتایج آزمون‌های الکتروشیمیایی نشان داد که نقش اصلی حفاظت در برابر خوردگی پوشش‌های ایجاد شده مربوط به لایه فشرده داخلی است. علاوه بر این، مشارکت هیدروکسید لایه مضاعف بر رفتار طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی پوشش‌ها اثر خود را نشان داد به‌گونه‌ای که در حضور هیدروکسید لایه مضاعف در پوشش، رفتار القائی مشاهده نشد. بهبود رفتار الکتروشیمیایی پوشش‌های ایجادشده با افزایش میزان مشارکت هیدروکسید لایه مضاعف در الکترولیت پوشش‌دهی را می‌توان به افزایش میزان آب‌گریزی، کاهش زبری، کاهش درصد تخلخل پوشش‌ها و اثر بازدارنگی هیدروکسید لایه مضاعف در مقابل نفوذ آنیون‌های مخرب به سمت زیرلایه نسبت داد. با در نظر گرفتن تمام نتایج تجربی در تحقیق حاضر، استفاده از هیدروکسید لایه مضاعف با بهبود عملکرد فیلم‌های اکسیدی ایجادشده با فرایند PEO روی آلیاژهای منیزیم می‌تواند سبب توسعه این آلیاژها در کاربردهای ارتوپدی و ایمپلنت شود.

اصطکاک و سایش پدیدههایی میباشند که در سیستمهای مکانیکی با اجزای متحرک مشاهده میشود، ارتباط مستقیم با کارایی قابلیت اطمینان و عمر سیستم دارند. ازاینرو، به حداقل رساندن و کنترل این پدیدهها برای دستیابی به عملکرد مطلوب سیستم بسیار مهم است. هدف از پژوهش حاضر، ایجاد پوشش تکلایه CrNو پوشش نانو چندلایه Cr/CrNبا روش رسوب گذاری فیزیکی از فاز بخار با قوس کاتدی ) (CAE-PVDروی فولاد زنگنزن AISI 304و ارزیابی رفتار مکانیکی، تریبولوژی و رفتار الکتروشیمیایی پوششها است. جهت بررسی مورفولوژی مربوط به سطوح پوششها از میکروسکوپ الکترونی روبشی ) (SEMو میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان ) (FE-SEMاستفاده شد. بهمنظور شناسایی فازهای مربوط به پوششها از الگوهای پراش پرتوایکس ) (XRDاستفاده گردید و بررسی رفتار مکانیکی پوششها با استفاده از روش نانودندانهگذاری صورت گرفت. رفتار تریبولوژی پوششها به روش توپ بردیسک بررسی شد. رفتار الکتروشیمیایی پوششهای ایجادشده در محلول 3/5درصد وزنی NaClو با استفاده از آزمونهای طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی ) (EISو پلاریزاسیون پتانسیودینامیک ) (PPDبررسی شد.

در این پژوهش، پوشش های سرامیکی روی آلیاژ منیزیم AZ31 با استفاده از فرآیند پوشش دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در الکترولیت پایه فسفاتی حاوی غلظت های مختلف نانو ذرات TiO2، تحت جریان مستقیم پالسی ایجاد شدند. یکی از اجزای ثابت الکترولیت پایه ذرات هیدروکسی آپاتیت بود که به روش رسوب شیمیایی تر سنتز شد. فرآیند پوشش دهی تحت فرکانس 1000 هرتز، چگالی جریان 1 آمپر، چرخه کاری 50 درصد و زمان 7 دقیقه انجام شد. در ادامه اثر غلظت های مختلف 0، 1، 2، 3 و 4 گرم بر لیتر نانو ذرات TiO2 در الکترولیت پایه بر خواص مختلف پوشش ها نظیر ریزساختار، ضخامت، ترکیب فازی و عنصری، زبری سطح، میزان ترشوندگی سطح، رفتار خوردگی و رفتار سایشی بررسی شد.

هدف از این پژوهش، ایجاد پوشش نانوساختار چندلایه CrN/Cu و پوشش تک لایه CrN و مقایسه رفتار الکتروشیمیایی، خواص مکانیکی و رفتار آنتی باکتریال آن ها است. در این تحقیق، پوشش های مذکور با روش رسوب گذاری فیزیکی از فاز بخار با استفاده از قوس کاتدی (CAE-PVD) روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 304 اعمال شدند. شناسایی فازهای موجود و بررسی ضخامت پوشش های ایجادشده بهترتیب از الگوهای پراش پرتوایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) صورت گرفت. به منظور ارزیابی خواص چسبندگی از آزمون ماکروسختی سنج راکولC استفاده شد.

در این پژوهش، پوشش نیترید تیتانیم ((TiN روی سطح آلیاژ Ti-6Al-4V و همچنین فولاد زنگ نزن 316 L، با استفاده از فرآیند رسوب فیزیکی بخار قوس کاتدی رسوب داده شد و در سه ولتاژ بایاس مختلف ( 150، 200 و 250 ولت) مورد بررسی قرار گرفت. ریزساختار نمونه های پوشش داده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) و آزمون نانو سختی و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، مورد آنالیز قرار گرفت. رفتار خوردگی پوشش ها در محیط شبیه ساز بدن (هنک و رینگر)، توسط آزمایش های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و طیف سنجی امپدانس الکترو شیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر SEM نشان دادند که پوشش های ایجاد شده در ولتاژ بایاس 200 ولت، کم ترین میزان حفرات سوزنی (4/0 درصد) و میکرو ذرات را ارائه دادند. بررسی های مربوط به الگو های پراش پرتو ایکس نمونه ها نشان داد که ترکیب فاز پوشش به طور عمده شامل TiN است. در تمامی پوشش ها، شدید ترین پیک متعلق به اندیس (111) بوده و شدت پیک (200) در ولتاژ 250 ولت، بیش از سایر ولتاژ هاست. در بررسی اندازه کریستالی پوشش ها، کمینه اندازه کریستالی (12 نانومتر) برای ولتاژ بایاس 200 ولت به دست آمد. در بررسی نانو سختی، بیشینه مقدار سختی برای پوشش ها در ولتاژ بایاس 200 ولت، با مقدار سختی میانگین 7/19 گیگا پاسکال به دست آمد. مطالعات زبری سنجی و مشاهده تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی پوشش ها، موید کاهش زبری (2/53 نانو متر) در ولتاژ بایاس 200 ولت و افزایش یکنواختی سطح در این ولتاژ بود. بررسی صورت گرفته روی اثر ولتاژ بایاس بر رفتار خوردگی پوشش ها در محلول رینگر، نشان داد که بیشینه مقاومت خوردگی در ولتاژ 200 ولت حاصل شد و این ولتاژ در اندازه گیری های پلاریزاسیون، با کم ترین مقدار چگالی جریان (7-10×59/5 آمپر بر سانتی متر مربع)، به عنوان ولتاژ بایاس بهینه در نظرگرفته شد. بررسی اثر زمان غوطه وری روی رفتار خوردگی نمونه ها در ولتاژ بایاس بهینه 200 ولت، در محلول رینگر و بر دو زیرلایه فولادی و Ti-6Al-4V صورت گرفت. در هر دو زیرلایه پوشش داده شده، با افزایش زمان غوطه وری، مقدار مقاومت لایه های داخلی و خارجی، افزایش یافت و بیش ترین مقدار مقاومت لایه ها در 14 روز حاصل شد. در بررسی اثر محلول خورنده، مقدار مقاومت لایه داخلی در ولتاژ بایاس بهینه و در محلول هنک و رینگر به ترتیب برابر 35/1 و 8

در این مطالعه رفتار الکتروشیمیایی تیتانیم خالص تجاری پوشش دهی شده با استفاده از روش پک سمانتاسیون و پودرهای بور،ذغال کربن و آلومینا همراه با آنالیزهای مختلف و نمودار پلاریزاسیون،طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی EIS و موت-شاکی در محلول رینگر و هنک در دمای C̊37 با موفقیت انجام گرفت. هدف از این تحقیق بررسی رفتار رویین و الکتروشیمیایی لایه بورایدی TiB/TiB2 پوشش دهی شده بر روی تیتانیوم خالص تجاری است. بدین منظور فرایند بوردهی به روش پک سمانتاسیون در دو دمای مختلف (900 و 1000 درجه سانتی گراد) و دو زمان مختلف (3 و 4 ساعت) انجام شد.آنالیزهای XRD و میکروسکوب الکترونی روبشی SEM به خوبی نشان دهنده ایجاد لایه بورایدی از ویسکرهای TiB و TiB2 متراکم بر روی لایه تیتانیوم خالص تجاری در دمای ̊C 900و̊ C 1000 و زمان 3 و 4 ساعت است. همچنین نتایج آزمون In-vitro شبیه ساز استخوان سازی نشان داد که پوشش کامپوزیتی TiB/TiB2 موجب بهبود استخوان سازی تیتانیوم می شود. منحنی های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک نشان دهنده ی رفتار پسیو لایه بورایدی است.آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان دهنده مقاومت به خوردگی خوب و رضایت بخش نمونه بورایدی در محلول رینگر و هنک است.آنالیز موت-شاکی (M-S) نشان دهنده ی رفتار نیمه هادی نوع-n لایه پسیو ایجاد شده از بوراید بر روی تیتانیوم خالص است،که یک نوع پوشش بایولوژیک و نیمه رسانا است. اگرچه آنالیز موت-شاکی نشان داده است تمرکز لایه پسیو همراه با افزایش زمان کاهش می یابد. سرانجام بنابراین نمونه̊C 900 در زمان 3 ساعت در مقایسه با نمونه ̊C 1000 برای کاربردهای بیولوژیکی مناسب تر است که اساسا برای ساخت شرایط سطحی بهتر و نقص کمتر و لایه پسیو تکامل یافته تر ایجاد می شود.