بخشی از مقاله
چکیده
در سال های اخیر آلیاژسازی پوشش Zn اعمال شده با روش آبکاری الکتریکی با عناصری از قبیل Ni, Fe, Co, Sn جهت کاهش سرعت انحلال روی و در عین حال حفظ شرایط فداشوندگی پوشش نسبت به فولاد مورد توجه قرار گرفته است. در بین تمام پوشش های آلیاژی پایه Zn توجه ویژه ای به پوشش های آلیاژی Zn-Ni وجود داشته از این جهت که این پوشش علاوه بر داشتن مقاومت به خوردگی بالا، به دلیل کاهش تردی هیدروژنی در پوشش باعث افزایش انعطاف پذیری پوششZn نیز می گردد.
در تحقیق حاضر پوشش روی خالص و پوشش های آلیاژی Zn-Ni حاوی 3، 6 و 9 درصد وزنی نیکل با روش آبکاری الکتریکی با استفاده از جریان DC با دانسیته جریان 5 A/dm2 بر روی زیر لایه فولاد ساده کربنی اعمال شدند. جهت اعمال پوشش از حمام حاوی سولفات نیکل و سولفات روی به عنوان منابع تامین روی و نیکل پوشش استفاده گردید.
مورفولوژی پوشش های اعمالی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی و تاثیر محتوای نیکل بر رفتار خوردگی پوشش های Zn-Ni توسط آزمون طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی - EIS - و پلاریزاسیون پتانسیو داینامیک در محلول 3/5 درصد وزنی NaCl مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که پوشش های آلیاژی فاقد هر گونه ترک بوده و با افزایش محتوای نیکل در پوشش مقاومت پلاریزاسیون افزایش می یابد. دلیل این رفتار را می توان به تغییرات فازی ایجاد شده در پوشش ناشی از افزایش محتوای نیکل در پوشش مربوط دانست.
مقدمه
پوشش Zn به طور گسترده ای جهت محافظت در برابر خوردگی فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. این پوشش به عنوان یک مانع بر سطح فولاد و همچنین به عنوان اند بر زیر لایه فولادی عمل می نماید 1]؛.[3 آلیاژ سازی پوشش Zn با عناصری مانند Ni، Fe، Co و Sn می تواند سرعت انحلال و همچنین اختلاف پتانسیل خوردگی Zn و فولاد را کاهش دهد 4]؛.[7 در بین تمام پوشش های آلیاژی پایه Zn توجه زیادی به پوشش آلیاژی Zn-Ni وجود داشته است. این پوشش ها از مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار بوده و با کاهش تردی هیدروژنی باعث افزایش انعطاف پذیری پوشش روی می گردند
آلیاژهای Zn-Ni را می توان در حمام های سولفات، کلریدی، پیرو سولفات و سیانیدی با استفاده از جریان های پالسی و یا DC رسوب داد 9]؛.[10 با افزایش میزان نیکل پوشش ساختار ریز دانه شده و امکان ایجاد پوشش های نانوکریستالی به صورت کنترل شده با افزایش درصد نیکل وجود دارد
مقاومت به خوردگی پوشش های آلیاژی Zn-Ni به شدت وابسته به ترکیب شیمیایی و ساختار پوشش می باشد. با افزایش درصد فلز نجیب - نیکل - در پوشش های آلیاژی، پتانسیل مدار باز مثبت تر و چگالی جریان خوردگی کاهش می یابد. علاوه بر این نیکل به دلیل کاهش سرعت از دست دادن آب توسط ZnOH و در نتیجه کاهش واکنش احیا اکسیژن به واسطه هدایت الکتریکی کمتر نسبت به ZnO، نرخ خوردگی پوشش را کاهش می دهد .
کریشا و همکارانش آبکاری پوشش های آلیاژی Zn-Ni را در الکترولیت پایه سولفات بررسی و نشان دادند که مقاومت به خوردگی این پوشش وابستگی شدیدی به محتوای نیکل پوشش دارد
بیوایکه و همکارانش اثر پارامترهای آبکاری بر ترکیب شیمیایی، ساختار و مقاومت به خوردگی در پوشش Zn-Ni را مورد بررسی قرار داده و دریافتند که شرایط آبکاری تاثیر قابل توجهی بر محتوای نیکل پوشش و رفتار خوردگی آن دارد. بالاترین میزان مقاومت به خوردگی برای پوشش های مورد بررسی در محتوای 19%wt نیکل که در آن پوشش شامل فاز -Ni5Zn21 با ساختار مکعبی ساده می باشد حاصل می شود
بررسی های انجام شده بر روی خواص ساختاری، سختی وخوردگی در پوشش های Zn-Ni اعمال شده بر روی زیر لایه فولاد AISI 347 نشان می دهد که بالاترین سختی و مقاومت در برابر خوردگی مربوط به پوشش Zn-12%Ni می باشد
با توجه به مطالب مذکور و باتوجه به اینکه جهت اعمال پوشش های Zn-Ni عمدتا از حمامهای کلریدی استفاده شده است، هدف از این پژوهش اعمال پوشش های Zn و Zn-Ni حاوی مقادیر مختلف روی با روش آبکاری الکتریکی DC از یک حمام سولفاتی و بررسی تاثیر محتوای نیکل بر رفتار خوردگی پوشش های اعمالی با روش طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید می باشد.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از فولاد st12 به عنوان زیر لایه استفاده شد. برای انجام آبکاری الکتریکی از فولاد فوق قطعاتی به ابعاد 20mm×20mm×2mm تهیه شد. در مرحله بعد با اتصال سیم رسانای روکش دار، نمونهها مانت سرد شدند به طوریکه تنها سطح 20mm×20mm از هر نمونه تحت عملیاتهای بعدی قرار گرفت. سپس نمونه ها با کاغذ سنباده SiC تا شماره 2500 پولیش شده و به ترتیب با الکل و آب مقطر شستشو و خشک شدند. برای قلیایی شویی سطح، نمونهها در حمام با ترکیب نشان داده شده در جدول 1 به مدت 15 دقیقه قرار گرفتند.
جدول :1 ترکیب و شرایط حمام مورد استفاده برای برای قلیاشویی سطح نمونهها
بعد از چربی گیری نمونه ها به مدت یک دقیقه در محلول 20% HCl اسید شویی شده و به حمام پوشش دهی وارد شدند. در بین هر یک از این مراحل نمونه با آب مقطر شستشو شد. برای اعمال پوشش Zn و Zn-Ni از حمام آبکاری با ترکیب شیمیایی نشان داده شده در جدول 2 استفاده شد. از سولفات نیکل و سولفات روی به منظور تأمین یون های Ni2+ و Zn2+ استفاده شد. از Sodium Laurylether Sulfate به عنوان کاهش دهنده نیروی کشش سطحی استفاده شد. از سدیم سولفات به عنوان بافر برای کنترل pH در فصل مشترک الکترولیت/کاتد استفاده شد. برای تنظیم pH از اسید سولفوریک و سود استفاده گردید.
جدول :2 ترکیب و شرایط حمام برای رسوب الکترو شیمیایی نیکل-روی
