بخشی از مقاله
چکیده:
پوششهای آلیاژی روی- نیکل از طریق حمام سولفاتی اسیدی رسوب گذاری الکتریکی شدند . در این پژوهش تأثیر دمای حمام آبکاری بر میکروسختی، موفولوژی، ترکیبهای شیمیایی پوشش و راندمان جریان کاتدی بررسی شد. مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و ترکیب شمیایی پوشش ها توسط آنالیزور EDS نصب شده بر میکروسکوپ الکترونی بررسی شد. جهت بررسی خواص خوردگی پوشش ها از آزمایش پلاریزاسیون تافل استفاده شد. نتایج نشان میدهد افزایش دمای ترسیب، موجب افزایش مقدار نیکل در پوشش می شود. همچنین مقدار نیکل در پوشش تأثیر زیادی در ساختار، مورفورلوژی و میکروسختی دارد.
افزایش دمای ترسیب منجر به کاهش راندمان جریان کاتدی و افزایش سختی میشود. نتایج حاصل از SEM نشان میدهد که ساختار در دمای پایین، ریزدانه است و با افزایش دما ساختار درشت دانه میشود. پوششهای با ٌُ درصد وزنی نیکل بیشترین مقاومت به خوردگی را در بین پوششها با ترکیب شمیایی مختلف دارد. این پوششها به صورت تک فاز است و تشکیل فاز با ساختار هگزاگونال و این از عمده ترین دلایل افزایش مقاومت به خوردگی در این پوشش ها میباشد .
واژههای کلیدی: ،میکروسختی، راندمان جریان کاتدی، مقاومت به خوردگی، ساختار فاز ، تصاعد هیدروژن
مقدمه:
پوششهای کادمیم به دلیل مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی عالی، به صورت گستردهای به عنوان محافظ و پوشش فداشونده برای سازه های فولادی در صنایع اتومبیل سازی و هوافضا مورد استفاده قرار می گرفت. مقررات زیست محیطی استفاده نمودن از کادمیم را بدلیل ماهیت سمی و سرطان زا بودن این ماده منع کرده است ]ٌ،ٍ.[ اقدامات بسیاری برای حذف یا کاهش استفاده از کادمیم صورت گرفته است و جایگزین های بالقوه متعددی در گذشته توسط محققان شناسایی شده و مورد بررسی قرار گرفته شده است ]َ-ّ.[ در این میان پوششهای آلیاژی روی-نیکل به دلیل مقاومت به خوردگی بالا و انعطاف پذیری زیاد و تردی هیدروژنی کم، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است]ْ.[ آبکاری الکتریکی پوششهای روی- نیکل توسط حمامهای مختلفی از جمله اسیدی و قلیایی انجام میشود.
مقدار نیکل در پوششهای بدست آمده از حمام اسیدی معمولا بین َ- ٌِ% و از حمام بازی بین ِ-ُ% میباشد]َ.[ در رابطه با رسوب دهی دو فلز نیکل و روی به صورت آلیاژ، اگر چه پتانسیل فلز نیکل بسیار مثبت تر است، رسوب نهایی از رسوب دهی همزمان این دو فلز مقدار روی بیشتری دارد لذا، سرعت انحلال این پوشش های آلیاژی در شرایط خورنده، بالا باقی خواهد ماند]ُ.[ قازیف و همکارش تأثیرات دما، چگالی جریان، سرعت هم زدن، نسبت یون ٍZn 2 Ni+ را بر خواص فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی پوششهای روی-نیکل آبکاری شده در حمام سولفاتی بررسی کردند. . نتایج نشان می دهد افزایش نسبت یونٍ Zn 2 Ni در دمای بالاتر و چگالی جریان بالاتر در ترسیب، موجب افزایش مقدار نیکل در پوشش میشود. همچنین مقدار نیکل در پوشش تأثیر زیادی در ساختار فاز، مورفور لوژی و میکروسختی دارد]ًٌ.
[ یونگ لی و همکارانش در تحقیقی که بر روی حمامهای قلیایی انجام دادند به این نتیجه رسیدند که در دمای کمتر از & ًِ مقدار نیکل پوشش تقریبا ثابت است ولی بالاتر از دمای & ًّ با افزایش دما مقدار نیکل پوشش به شدت افزایش مییابد، که دلیل آن را افزایش سرعت حل شدن Zn نسبت به نیکل بیان نمودهاند]ٌٌ.[ کیائو و همکارانش، دریافتند که افزایش دما منجر به تغییر از هم رسوبی غیر نرمال به نرمال می شود. همچنین در چگالی جریان کم و پتانسیل رسوب کم، مکانیزم رسوب از هم رسوبی آنامالوس به همرسوبی نرمال تغییر میکند. افزایش دمای رسوب موجب کاهش راندمان جریان میشود. در این پژوهش تأثیر دمای حمام آبکاری بر میکروسختی، مورفولوژی، ترکیب شیمیایی پوشش و راندمان جریان کاتدی بررسی شد . همچنین رفتار خوردگی پوشش آلیاژی روی- نیکل در ترکیب شیمیایی مختلف توسط آزمایش پلاریزاسیون تافل بررسی گردید.
روش تحقیق:
در این تحقیق از ورق فولادی St 37 با ابعاد mm ٍ×ٍِ×ٍِ به عنوان زیرلایه استفاده شد. فرایند آماده سازی سطح نمونه شامل پرداخت نمونه با سنگ مغناطیسی، پولیش با سمباده از شمارهًٌٍ تا ًًًٍ، استون شویی با دستگاه آلتراسونیک در دمای محیط به مدت ِ دقیقه، چربی زدایی با چربی گیر صنعتی در دمای Cًْبه مدّت ٌِ دقیقه، اسیدشویی در محلول ًٍ% وزنی اسید کلریدریک در دمای محیط به مدت یک دقیقه ، شستشو با آب مقطر و خشک کردن بر روی آن انجام شد.برای انجام آبکاری مساحت ٍcm ِ/ٌ×ِ/ٌ آن انتخاب و مابقی بااستفاده وارنیش پوشانده شد تا توزیع جریان در تمام قسمتهای نمونه یکسان و نسبت آند به کاتد رعایت شود. آند مورد استفاده غیر مصرفی بوده و از جنس فولاد زنگ نزن Lّ31 با نسبت یک به یک انتخاب شد. به منظور جلوگیری از اکسیداسیون سطح و کاهش چسبندگی، نمونهها بلافاصله پس از آماده سازی وارد حمام آبکاری شدند. برای پوششدهی از یک دستگاه مولد جریان DC استفاده شد.
رسوب دهی الکتریکی از طریق حمام سولفاتی انجام شد. در این حمام با تغییر pH محلول، دانسیته جریان و نسبت اجزاء شرکت کننده سعی در بهینه کردن خواص پوشش حاصل گردید.لازم به ذکر است سورفکتانت - Dodecyl Sulphate Sodium SDS که به مقدار gr/lit ًٌ/ً به حمام آبکاری اضافه شد، با کاهش انرژی سطحی موجب جدا شدن حبابهای هیدروژن از سطح کاتد شده و در نتیجه احتمال وجود حفره در سطح پوشش کاهش میدهد. سختیسنجی نمونه ها توسط دستگاه اندازه گیری میکروسختی ویکرز از سطح نمونه ها انجام شد. نیروی وارده معادل g ًٌ و بمدت s ٌِ اعمال گردید . مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و ترکیب شمیایی پوشش ها توسط آنالیزور EDS نصب شده بر میکروسکوپ الکترونی بررسی شد. جهت بررسی خواص خوردگی پوشش ها از آزمایش پلاریزاسیون تافل استفاده شد. آزمایش خوردگی در یک سل سه
