رفتار خوردگی پوشش های نانو بلورین نیکل بر روی آلیاژ منیزیم AZ91
در این بخش از مجله دانش مقاله ای علمی را در رابطه با رفتار خوردگی پوشش های نانوبلورین نیکل بر روی آلیاژ منیزیم را بررسی خواهیم کرد .
در این تحقیق پوشش نیکل به روش آبکاری الکتریکی بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 اعمال شد و مقاومت به خوردگی آن با آلیاژ منیزیم AZ91 و نیکل خالص با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون و طیف سنجی آمپدانس الکتروشیمیایی (EIS ) در محلول 3/5 درصد وزنی کلرید سدیم مقایسه شد. ساختار پوشش با آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) و مرفولوژی و ترکیب شیمیایی آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد . بررسی ها نشان دادند که پوشش دارای ساختار نانو بلورین با میانگین اندازه دانه 95 نانومتر می باشد. نتایج آزمون خوردگی نشان دادند که چگالی جریان خوردگی 2.5*10^-4 آمپر بر سانتی متر مربع برای نمونه بدون پوشش تا 1.5*10^-5 آمپر بر سانتی متر مربع کاهش می یابد و به دنبال آن پتانسیل خوردگی افزایش می یابد.
منیزیم و آلیاژ های آن دارای خواص فیزیکی و مکانیکی عالی از قبیل چگالی کم (1.7 گرم بر سانتی متر مکعب ) ، نسبت بالای استحکام به وزن ، رسانایی حرارتی بالا و پایداری ابعادی بالا و قابلیت ماشین کارثی خوب هستند و این آن ها را به یک انتخاب عالی برای صنایع خودروسازی و... تبدیل کرده است. کاربرد منیزیم در این صنایع ، موجب کاهش وزن چشمگیر سازه ها می شود ، بدون آن که بر افت خواص فیزیکی آن ها تاثیرسو بگذارد . متاسفانه ، مقاومت به خوردگی و سایش پایین منیزیم و آلیاژ های آن استفاده گسترده از آن ها را در بسیاری از کاربرد ها محدود کرده است. از بین بردن ناخالصی فلزات سنگین مانند آهن ، نیکل و مس موجب بهبود مقاومت به خوردگی منیزیم و آلیاژ های آن می شود . موثرترین راه برای بالا بردن مقاومت به خوردگی منیزیم و آلیاژ های آن پوشاندن سطح آن ها به وسیله یک پوششش جدا کننده است که فلز پایه را از محیط خورنده جدا می کند. منیزیم و آلیاژ های آن مستعد به خوردگی گالوانیک هستند . در این شرایط یک حفاظت مناسب در برابر خوردگی توسط پوشش های فلزی یکنواخت ، بدون تخلخل و با چسبندگی مناسب قابل دسترس خواهد بود. تشکیل یک لایه از اکسید یا هیدروکسید بر روی سطح منیزیم و آلیاژ های آن که در تماس با هوا یا آب هستند ، تاثیر بسیار مخربی بر چسبندگی و یکنواختی پوشش های اعمالی دارد. تلاش های زیادی برای اعمال پوشش نیکل بر روی منیزیم و آلیاژ های آن به روش های مختلف نظیرفرایند های الکترولس وآبکاری الکتریکی انجام شده است . حضور یک لایه ضخیم و سست از Mgo و Mg(OH)2 بر روی سطح منیزیم و آلیاژ های آن ، مانع از آبکاری الکتریکی برای ایجاد پوشش چسبنده و یکنواخت از نیکل می شود. استفاده از یک عملیات اولیه مناسب ، گامی مهم در پوشش دهی منیزیم و آلیاژ های آن است . ایجاد یک زیر لایه مناسب نقش مهمی می تواند در چسبندگی ، رفتار خوردگی و سایر خصوصیات پوشش ایجاد شده بر روی سطح داشته باشد. حضور تخلخل در پوشش زیرین ، سبب ایجاد حفره هایی در پوشش اعمالی بر سطح می شود. دو عملیات اولیه اصلی برای پوشش دهی منیزیم ، عبارتند از غوطه وری در محلول حاوی یون روی (زینکاته کردن) و آبکاری الکترولس نیکل. ژو و همکاران رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ منیزیم AZ91 در محلول های مختلف مورد استفاده در عملیات اولیه ( شامل محلول های اسیدشویی ، فعال سازی و غوطه وری ) را بررسی کرده اند. تحقیق آن ها نشان داده است که ترکیب محلول های مورد استفاده در عملیات اولیه ( آماده سازی ) تاثیر قابل توجهی بر چسبندگی لایه های پوشش داده شده دارد. آن ها نشان داده اند که عملیات فعال سازی با K4P2O7 یا عملیات اسید شویی_ فعالسازی با KMno4 ،می تواند سبب ایجاد یک لایه میانی مناسب برای آبکاری الکتریکی نیکل یا مس شود. محققان یک فرآیند ابکاری الکتریکی مس سازگار با محیط زیست را برای الیاژ منیزیم AZ31 پیشنهاد کرده اند. تحقیق آن ها نشان داده است که انجام یک نشان داده است که انجام یک پیش عملیات با استفاده از حکاکی گالوانو استاتیکی و آبکاری الکتریکی بعدی مس ، می تواند سبب ایجاد یک لایه میانی مناسب برای انجام آبکاری الکتریکی نیکل برای رسیدن به پوشش محافظ نیکل_ مس در حمام اسیدی شود . تنها پژوهش مربوط به اعمال مستقیم پوشش نیکل (بدون استفاده از لایه میانی ) از طریق آبکاری الکتریکی بر روی آلیاژ منیزیم AZ31B توسط محققان گزارش شده است.
آن ها پوشش نیکل را به صورت مستقیم در یک الکترولیت محتوی پیروفسفات پتاسیم ، سولفات نیکل ، فولوراید پتاسیم و هیدوکسید آمونیوم به روش آبکاری الکتریکی بر روی سطح آلیاژمنیزیم AZ31B ایجاد کرده اند. تاثیر انجام عملیات اولیه ی زینکاته بر استحکام چسبندگی پوشش مس ایجاد شده با آبکاری الکتریکی بر روی آلیاژ AZ9ID توسط محققان بررسی شده است. آن ها نشان داده اند که تلاطم ایجاد شده در نتیجه استفاده از امواج ماورای صوت در فرآیند زینکاته کردن می تواند سبب بهبود پوشش روی و رسوب کردن بیشتر آن بر روی β غنی از آلمینیوم در سطح آلیاژ و در نهایت ، بهبود استحکام چسبندگی شود. افزودن اسید بوریک به حمام پوشش دهی مس نیز در ایجاد یک لایه مسی صاف و یکنواخت موثر است. همانطور که قبلا گفته شد ، مطالعه بیشتر بر روی مقاومت به خوردگی آلیاژ منیزیم AZ91 پوشش داده شده توسط نیکل به روش آبکاری الکتریکی ، ارزش کاربردی بالایی دارد . به همین دلیل ، در تحقیق حاضر به لیجاد یک لایه محافظ از جنس نیکل بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 و بررسی مقاومت به خوردگی آن با استفاده از روش های پلاریزاسیون و طیف نگاری آمپدانس الکتروشیمیایی پرداخته شده است. در این تحقیق از آلیاژ ریختگی منیزیم AZ91 شامل 9 درصد وزنی آلمینیوم و 1 درصد وزنی روی به عنوان زیر لایه استفاده شد.
بازگشت به دانشنامه آبکاری نیکل
|
فرآیند |
ترکیب حمام |
غلظت ( مول بر لیتر ) |
شرايط |
|
اسید شویی |
HF + HCl |
0.25 W t % از هرکدام |
دمای اتاق ، 20 ثانیه |
|
فعالسازی |
K4P2O7 Na2Co3 KF CuSo4.5H2o |
0.26 0.142 0.077 0.32 ×10 -3 |
pH = 10.5 دمای اتاق 180 ثانیه |
|
زینکاته |
ZnSo4.7H2o K4P2O7 Na2Co3 KF |
0.16 0.42 0.047 0.103 |
pH = 10.5 دمای اتاق 70 درجه سانتی گراد 1000 ثانیه |
|
آبکاری الکتریکی مس |
CuSo4.5H2o KNaC4H4O6 NaOH |
0.28 1.23 3.00 |
pH = 13.5 دمای اتاق سرعت هم زدن جریان -8 میلی آمپر برسانتی متر مربع آند مس خالص 1000 ثانیه |
|
آبکاری الکتریکی نیکل |
NiSo4.6H2O NiCl2.6H2O H3BO3 |
1.14 0.19 0.49 |
pH =4.2 دمای اتاق جریان 50- میلی آمپر برسانتی متر مربع آند نیکل خالص 600 ثانیه |
