بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش رفتار خوردگی پوشش نانوکامپوزیتی Ni-Cu-TiO2 را با جریان پالسی - PC - مورد بررسی قرار می دهیم. مورفولوژي پوشش کامپوزیتی بوسیله میکروسکوپ روبشی الکترونی - SEM - مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش دانسیته جریان اندازه دانه ها ریزتر شده و میزان رسوب ذرات TiO2 در پوشش به دلیل افزایش زمان روشنایی و نزدیک شدن به شرایط جریان مستقیم کاهش می یابد.
همچنین با افزایش فرکانس، جریان خوردگی کم می شود. در فرکانسهاي بالا زمان خاموشی بسیار کوتاه می شود و میزان رسوب ذرات نانو در پوشش کاهش پیدا میکند. این کاهش ذرات نانو سبب می شود تا ذرات آگلومره در پوشش کاسته شود زیرا ذرات آگلومره به عنوان نقاط پر انرژي محسوب شده و مکانهاي براي ایجاد خوردگی در پوشش می شود از اینرو خوردگی را افزایش می دهد. با افزایش چرخه کاري جریان خوردگی افزایش می یابد که به دلیل وجود تنش باقیمانده در پوشش می باشد.
-1 مقدمه
پوشش هاي کامپوزیتی رسوب دهی الکتریکی از فناوري هاي جدید اصلاح سطح هستند که به طور گسترده براي کاربردهاي صنعتی فلزات ، بهبود مقاومت به خوردگی و سایشی ، سختی بالا و پایداري حرارتی و خواص مکانیکی استفاده می شوند.لایه نشانی الکتریکی1، از روش هاي مهم براي تهیه کامپوزیت هاي زمینه فلزي محسوب می شود. مثلا پوشش نیکل- اکسید تیتانیوم براي افزایش عمر اقتصادي در پل هاي پیچشی استفاده می شود .
[1]جریان الکتریسیته مورد استفاده درآبکاري الکتریکی می تواند به دو صورت مستقیم و پالسی باشد. پوشش در حالت مستقیم بسیار متخلخل و ناپیوسته است ولی در حالت پالسی، به دلیل آزاد شدن هیدروژن در هنگام زمان خاموش، یکنواخت و پیوسته است. هم چنین بهبود خواص مکانیکی و خوردگی نیز انتظار می رود. [2] آلیاژهاي نیکل مس از لحاظ تشکیل محلول جامد همگن مشهور هستند و داراي مقاومت به خوردگی بالا به خصوص در محیط هاي کلریدي وآمونیاکی هستند .بنابراین این آلیاژ قابلیت کاربرد در صنایع دریایی و مبدل هاي حرارتی دارد .[3] در این پژوهش آبکاري الکتریکی پوشش نانو کامپوزیتی Ni-Cu-TiO2 با استفاده از جریان پالسی اعمال، و تأثیر نوع جریان آبکاري - تغییرات پیک دانسیته جریان - Ip - وفرکانس - بر روي خواص مورفولوژي و خوردگی پوششها مورد بررسی قرار می گیرد.
-2 روش و تحقیق
هر مقاله باید در این پژوهش از ورق فولادي St 37 با ابعاد20 x 20 x 20 میلیمتر به عنوان کاتد و نیکل خالص 99/99 درصد با ابعاد 60 x 60 میلیمتر به عنوان آند استفاده می شود. قبل از انجام پوشش دهی نمونه ها با استفاده از کاغذ سمباده 400 تا 2000 پولیش شده و عملیات آماده سازي با محلول چربی گیري استون به مدت 15 دقیقه و اسید شویی به منظور فعال سازي سطح نمونه ها با استفاده از اسید سولفوریک 10 درصد وزنی به مدت 5 دقیقه جهت پوشش دهی انجام گردید. جهت ساخت حمام آبکاري از مواد ساخت شرکت Merck آلمان استفاده شد. ترکیب حمام آبکاري مورد استفاده در جدول 1 ارایه شده است.
بعد از تهیه حمام آبکاري، نانو ذرات اکیسد تیتانیم - TiO2 - با اندازه تقریبی 15 تا 30 نانومتر به میزان 8 g/l و به صورت سوسپانسیون با الکترولیت افزوده شد.جهت آگلومره شدن نانوذرات از فعال کننده سطحی آنیونی - SDS - استفاده گردید. سپس الکترولیت حاوي نانوذرات جهت پراکنده کردن نانوذرات به مدت 15 دقیقه در حمام آلتراسونیک قرار داده شده و همچنین قبل از آبکاري به مدت 30 دقیقه بوسیله پروب آلتراسونیک عملیات هم زدن نانوذرات صورت پذیرفت.جهت تنظیم pH از محلول آمونیک استفاده گردید و pH محلول الکترولیت در حدود 9 تنظیم گردید.
بعد از عملیات پوشش دهی، مورفولوژي سطحی پوشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل TSCAN Mira II که مجهز به طیف سنج تفکیک گر انرژي ایکس می باشد. به منظور بررسی رفتار خوردگی نمونه ها در محلول 3.5 %NaCl قرار داده شد. همه آزمایشات الکتروشیمیایی با استفاه از دستگاه Autolab مدل PGST 302N و با نرم افزار Nova 1.8 انجام شد.آزمایشات پلاریزاسیون پتانسیوداینامیک با نرخ روبش 1 mV/s از پتانسیل - 500 mV تا + 500 mV از مدار باز جهت تعیین پتانسیل و دانسیته جریان خوردگی استفاده شد. آزمایش طیف نگاري امپدانس الکتروشیمیایی - EIS - در محدوده بسامد 10 KHz تا 10MHz وبا دامنه 10 mV حول پتانسیل مدار باز انجام شد.
-1-3 تاثیر نوع جریان بر مورفولوژي پوشش
در نگارش به منظور بررسی اثر دانسیته جریان بر روي میزان رسوب ذرات TiO2 در پوشش کامپوزیتی،پوشش هاي مختلفی در مقادیر دانسیته جریان 15mA/cm2، 30mA/cm2، 75mA/cm2، 115mA/cm2 در محلول حاوي 8 g/l نانو ذراتTiO2 به روش پالسی تهیه شد. یکی از اثرات افزایش دانسیته جریان ریز شدن کریستال ها می باشد به دلیل اینکه سرعت تخلیه یون ها در کاتد افزایش می یابد و در نتیجه دامنه تشکیل هسته هاي جدید توسعه می یابد و همین امر سبب ریز شدن ساختار می گردد.
شکل1 مورفولوژي ریز شدن دانه ها را در پوشش نشان می دهد. همچنین با افزایش دانسیته جریان باعث کاهش حضور ذرات اکسید تیتانیوم در پوشش می شود - شکل . - 2 در حین زمان روشنایی یونهاي موجود در ذرات به سمت کاتد جذب می شوند به علت اینکه تحرك یون هاي آزاد از تحرك یونهاي موجود در سطح ذرات بیشتر است با افزایش دانسیته جریان یون هاي آزاد با سرعت بیشتر جذب کاتد می شود و در نتیجه شانس ذرات براي رسیدن به کاتد کمتر می شود و در نتیجه به کاهش ذرات نانو در پوشش با افزایش دانسیته جریان منجر می شود5]،.[4
