بخشی از مقاله
چکیده
هدف از پژوهش حاضر بررسی امکان ایجاد پوشش سهتایی از اکسیدهای تیتانیم، روتینیم و ایریدیم بر روی زیر لایه تیتانیم خالص تجارتی به روش رسوب الکتریکی میباشد، که تاکنون مطالعه نشده است. برای این منظور در این پژوهش، نمکهای TiCl4، RuCl3.xH2O وبا درصدهای متفاوت طی دو مرحله پوششدهی بر روی تیتانیم خالص تجاری اعمال شد. همچنین، پراکسید هیدروژن و الکل متانول نیز به عنوان مواد تشکیل دهنده الکترولیت در سل الکتروشیمیایی استفاده شدند. آند از جنس پلاتین بود و جریان 30 میلیآمپر و به صورت DC نیز برای برقرای جریان الکتریکی استفاده گردید. بهعلاوه برای بررسی سطح نمونهها، آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - ، توزیع انرژی پرتو ایکس - EDX - و پراش اشعه ایکس - XRD - بهعمل آمد.همچنین رفتار پلاریزاسیون آندی نمونهها نیز بررسی گردید. نتایج نشان میدهد که پوشش حرارت داده شده در 450oc با ترکیب شیمیایی Tio2/Ruo2/Iro2=70/5/25 داری کیفیت مطلوب بوده و حداقل ولتاژ اضافی آزاد سازی گاز کلر و حداکثر پایداری و استحکام چسبندگی را دارا می باشد.
تهیه، مشخصهیابی و بررسی پوششهای ...
مقدمه
تحقیقات گستردهای صورت گرفته تا بتوان اکسید تیتانیوم- اکسید روتنیم - Tio2-Ruo2 - که در صنایع الکتروکاتالیستی، ساخت فوق هادی ها و نیمه هادی ها و مصارف الکترونیکی مورد علاقه بسیار میباشد، بر قطعات تیتانیومی پوشش داده شود.[1-5]با توجه به بررسیهای انجام شده، مشاهده میشود که اهداف دنبال شده در جهت ایجاد یک ماده مقاوم به خوردگی در صنایع الکتروشیمی، بهخصوص بهعنوان جایگزینی برای الکترودهای آند درواحدهای کلر و اکسیژن سازی و همچنین بکارگیری این پوششها، در پایین آوردن پتانسیل اضافی مورد نیاز در صنایع کلر آلکالی بوده است.[6-10] موارد فوق الذکر موجب برانگیختن تلاش محققان برای ساخت این پوشش بر قطعات مختلف به روش های متفاوت شده است.[11-13] لذا، از میان شیوه های مختلف پوشش دهی از جمله سل- ژل، برس زنی، اسپاترینگ و غیره، ترسیب الکتریکی یکی از جدیدترین روشها میباشد. این شیوه از رسوب دهی مواد سرامیکی که ار دهه 80 مورد توجه و مطالعه قرار گرفت بر مبنای استفاده از جریان الکتریسیته استوار است7]، .[10-18
همچنین مطالعات انجام شده نشان دادند که استفاده از آندهای با پوشش Tio2-Ruo2 -Iro2 که با فرآیندهای دیگری تهیه شدهاند، بعنوان یک الکتروکاتالیست موفق عمل نموده است بهعلاوه، بکارگیری این آندها بدلیل طول عمر زیادتر، عدم مسایل زیست محیطی، و عملی کردن توسعه های مورد نظر - مانند حذف حباب های گاز در طول فرایند الکترولیز - صرفه اقتصادی زیادی را در پی دارد.[18] با عبور جریان الکتریسیته از محلول نمکهای فلزات و واکنش کمپلکسها و یونهای موجود در محلول با محصولات تولید شده از واکنش الکترولیز، رسوب از هیدروکسیدها بر آند یا کاتد مینشیند. رسوب مزبور در مرحله بعد با انجام عملیات حرارتی به اکسید فلزی تبدیل میشود.[17] در این راستا بررسیها در دهه اخیر بر روی فرآیند رسوب الکتریکی متمرکز شده است .[18] لذا، هدف از این پژوهش ایجاد و بررسی امکان تشکیل پوشش اکسیدی سهتایی از تیتانیم، روتنیم و ایریدیم به روش رسوب الکتریکی بوده است.
-2 مواد و روش تحقیق
-1-2 آماده سازی
قطعاتی به ابعاد 40×10× 1 mm توسط عملیات برش از تیتانیم خالص تجاری - کوبه استیل، ژاپن - 1 تهیه گردید که در جدول - - 1، ترکیب شیمیایی آن آمده است.پس از برش قطعات، چربیگیری در محلول استن انجام شد. سپس با استفاده از سنبادههای با شمارههای به ترتیب 280، 320، 500 و600 سطح نمونهها، مورد عملیات پولیش قرار گرفتمجدداً. نمونههای پولیش شده توسط دستگاه التراسونیک و با آب مقطر و الکل اتانول به مدت 10 دقیقه شستشو داده شدند. همچنین برای ایجاد زبری بر روی سطح تیتانیم از اسید فلوئوریدریک با غلظت 40 درصد و به مدت 60 ثانیه استفاده گردید.
-2-2 ایجاد پوشش سهتایی
در این تحقیق با استفاده از فرآیند رسوب الکتریکی سعی شده است که ترکیب اکسید تیتانیم- اکسید روتنیم- اکسید ایریدیم - Iro2-Ruo2-Tio2 - ، بر قطعات تیتانیومی پوشش داده شود.سل رسوب دهی شامل یک ظرف حاوی 250 میلیمتر از محلول رسوب دهی بود که 20 میلی متر از ارتفاع قطعات تیتانیومی به ابعاد 40×20×1 mm در محلول قرار میگرفت. توسط 2 مولتیمتر شدت جریان الکتریسیته مستقیم - DC - عبوری و تغییرات ولتاژ آند و کاتد اندازه گیری میشد. محلول رسوب دهی شامل نمکهای تیتانیم، روتنیم و ایریدیم با نسبتهای 70/15/15 ،70/10/20، 70/20/10 و = 70/5/25 TiCl4/RuCl3.xH2O/IrCl3.xH2O، و همچنین الکل متانول، %10 آب مقطر - حجمی - و0/1 مولار آب اکسیژنه است. همچنین مدت زمان عملیات رسوب دهی 20 دقیقه در نظر گرفته شد. جهت پخت پوششها،
