بخشی از مقاله
چکیده
در پژوهش حاضر پوشش اکسید آلومینیم نانوساختار روی زیرلایه آلومینیمی به روش اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی ایجاد شد و تاثیر الکترولیتهای سیلیکاتی و آلومیناتی بر خصوصیات ساختاری و رفتار خوردگی مورد ارزیابی قرار گرفت.
فاز های تشکیل شده و ریز ساختار پوشش به ترتیب توسط پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد رفتار خوردگی پوشش ها با استفاده از روش پلاریزاسیون تافل مطالعه شد. نتایج مشخص ساخت پوشش اکسید آلومینیم حاوی آلومینای گاما در تمامی پوشش ها شکل گرفته. مورفولوژی پوشش ها ساختار پنکیک دارد. پوشش های ایجاد شده رفتار خوردگی زیر لایه آلومینیم را به میزان بسیار زیادی بهبود می بخشند.
استفاده از الکترولیت آلومیناتی موجب کاهش تخلخل های سطحی می شود و الکترولیت سیلیکاتی نسبت به آلومیناتی در غلظت های پایین تر الکترولیت موجب افزایش مقاومت به خوردگی پوشش ها شده است.
-1 مقدمه
فلزات سبک مانند آلومینیم به دلیل داشتن خواص منحصربه فردی مانند چگالی پایین در مقایسه با فولاد، نسبت استحکام به وزن بالا، جوش پذیری خوب و شکل پذیری عالی امروزه کاربرد های زیادی در انواع سازه ها، صنایع هوایی ودریایی، حمل ونقل و... دارند. استفاده از این آلیاژها موجب کاهش وزن قابل توجهی در قطعات مهندسی میشود.
کاهش وزن در قطعات مختلف به خصوص وسایل نقلیه اهمیت ویژهای دارد، زیرا موجب کاهش سوخت و انتشار گازهای مضر نظیر دی اکسید کربن میشود اما این فلزات به دلیل مقاومت به خوردگی و سایش ضعیف، واکنش پذیری بالا و سختی پایین عمر قطعات را پایین می آورد، یکی از روش های بهبود عملکرد این فلزات ایجاد پوشش مناسب روی سطح آن ها می باشد .
یکی از روش های افزایش سختی ایجاد لایه اکسیدی ضخیم بر روی سطح بوسیله اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی 3 - PEO - می باشد. اکسیداسیون پلاسما الکترولیتی که همچنین به عنوان اکسیداسیون میکرو قوسی شناخته می شود، روش خاصی برای تولید پوشش های سرامیک اکسیدی روی فلزات سبک مانند آلومینیم، تیتانیم، منیزبم و آلیاژ های آن ها می باشد.
رشد لایه اکسیدی در پتانسیل بالای ولتاژ شکست دی الکتریک سطح رخ می دهد اعمال پتانسیلهای بالا موجب شکلگیری میکرو تخلیههای پلاسمایی که به طور تصادفی در سطح حرکت می کنند، میشود که باعث ایجاد جرقههایی روی سطح نمونه میشود. با توجه به عملکرد حرارتی موضعی جرقهها، پوششهای سرامیکی متشکل از اکسیدهای موجود در زیرلایه و هم اکسیدهای پیچیدهتر حاوی عناصر موجود در محلول الکترولیت شکل می گیرد.
این روش مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست میباشد. فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما پوشش سرامیکی ایجاد میکند که چسبندگی، سختی و ضخامت بالایی روی مواد پایه آلومینیم دارد. همچنین این روش در ترکیب با فرایندهای دیگر مانند سل- ژل4 و الکتروفورتیک5 برای تولید پوششهای فوق العاده سخت، اصطکاک کم و زیست سازگار استفاده می شود. این پروسه درون محلول قلیایی انجام می شود
فرایند PEO همانند اکسیداسیون آندی می باشد اما در پتانسیل های بسیار بالاتری عمل می کند معمولا در محدوده 400-700 ولت می باشد. پوشش های PEO دارای خاصیت های بهتری در مقایسه با روش های معمول و اکسیداسیون آندی می باشد. این پوشش ضخیم تر، مقاومت باند قوی تری و رفتار خوردگی بهتری نسبت به روش اکسیداسیون آندی دارند و چون در محلول قلیایی ایجاد می شود نسبت به اکسیداسیون آندی سخت که با استفاده از اسید های قوی انجام می شود، زیست سازگارتر می باشد.
تحقیقات انجام شده توسط ون بین6 و همکاران بر روی پوشش PEO نشان داد که جریان خوردگی بر اثر پوشش دهی از 10-5به A/Cm210-6 کاهش می یابد. در این تحقیق پوششی به ضخامت 140 میکرومتر روی آلیاژ Al-7%Si به روش اکسیداسیون میکرو قوسی در محلول سیلیکاتی ایجاد کردند و مکانیزم رشد لایه در مراحل مختلف را مورد بررسی قرار دادند، در مراحل اولیه اکسیداسیون سرعت رشد کم است. فاز های تشکیل شده در این پوشش مولایت، آلفا آلومینا گاما آلومینا می باشد.
چنگ7 وهمکاران پوشش PEO را روی آلیاژ آلومینیم Al-Cu-Li ایجاد کردند. نتیجه گرفتند تخلخل در پوشش PEO به شدت روی خواص تاثیر می گذارد به طور مثال پوشش دو لایه با تخلخل های بزرگ داخلی مقاومت به خوردگی پایین تری دارد. ایشان در این پژوهش تاثیر غلظت های مختلف الکترولیت و مدار های تک قطبی و دو قطبی را در روی پوشش PEO بررسی کردند، به این نتیجه رسیدند مدار تک قطبی یا دو قطبی در غلظت های پایین الکترولیت پاثیر چندانی ندارد ولی در غلظت 32g/l مدار تک قطبی باعث ایجاد پوشش با تخلخل های بزرگ می شود ولی مدار دو قطبی پوشش تک لایه ایجاد می کند. در غلظت های بالاتر، 56g/l در هر دو حالت مدار تک قطبی و دو قطبی پوشش ایجاد شده تک لایه بوده است .
در پژوهشی دیگر هان جون8 و همکاران پوششی به روش اکسیداسیون پلاسما الکترولیتی در الکترولیت آلومیناتی بر روی آلیاژ آلومینیم ایجاد کردند. این پوشش را در غلظت های مختلف الکترولیت ایجاد کردند. گاما آلومینا فاز اصلی تشکیل شده در این پوشش ها می باشد. همراه آن مقداری محلول آلفا آلومینا و گاما آلومینا نیز وجود دارد. سرعت رشد پوشش در محلول 24g/l الکترولیت آلومینات بالا می باشد و پوشش تک لایه با مقاومت به خوردگی و سایش بالا ایجاد می شود.
تا کنون پوشش PEO در الکترولیت آلومینات- سیلیکات ایجاد نشده است ، در این پژوهش به بررسی تاثیر انواع الکترولیت آلومیناتی ، سیلیکاتی و آلومینات-سیلیکاتی در غلظت ثابت برریز ساختار و رفتار خوردگی آلومینیم خالص پرداخته شده است و رفتار خوردگی پوشش ها مقایسه شده است. هدف این تحقیق بکارگیری فرایند پوششدهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی به منظور ایجاد یک پوشش محافظ در برابر خوردگی روی آلومینیم خالص است.
