رفتار خوردگی پوشش های نانو بلورین نیکل بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 ( بخش دوم )
در این بخش به ادامه بررسی رفتار خوردگی پوشش های نانوبلورین نیکل بر روی آلیاژ منیزیم AZ91 می پردازد.
در این تحقیق از آلیاژ ریختگی منیزیم AZ91 شامل 9 درصد وزنی آلمینیوم و1 درصد وزنی روی به عنوان زیر لایه استفاده شد . قبل از اعمال پوشش نیکل با آبکاری الکتریکی ، قسمتی از نمونه ها به مساحت 100 میلیمتر مربع با استفاده از کاغذ ساینده تا شماره 600 سنباده زده شدند و پس از آن با آب مقطر شسته شدند. در انتها نمونه ها با استفاده از استون چربی زدایی شدند. ترکیب حمام و شرایط کاری استفاده شده برای آبکاری الکتریکی نیکل در جدول در بخش اول این مقاله بررسی کردیم. نمونه ها نخست درون حمام اسید شویی غوطه ور شدند، سپس به حمام فعالسازی و بعد از آن به حمام زینکاته کردن و در نهایت به حمام آبکاری الکتریکی مس منتقل شدند. در آخرین مرحله از عملیات ، آبکاری الکتریکی نیکل انجام شد. نمونه ها پس از هر مرحله با آب مقطر شسته شدند و بلافاصله در حمام بعدی غوطه ور شدند. مرفولوژی و ترکیب شیمیایی پوشش به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف نگار انرژی تفرق اشعه بررسی شد . سختی پوشش با استفاده از ریز سختی سنج ویکرز با اعمال بار 50 گرم به مدت 20 ثانیه اندازه گیری شد. ریز سختی اعلام شده برای هر نمونه ، میانگین سه مرتبه اندازه گیری بود است. ضخامت پوشش با مشاهده ی مقطع عرضی نمونه و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شد . برای تعیین ویزگی های ریز ساختاری پوشش ، ازدستگاه پراش پرتو ایکس XRD با الکترود مسی استفاده شد. با توجه به مقادیر پهنا در نصف ارتفاع پیک مربوط به پیک های نیکل با ساختار بلوری FCC ، اندازه ی دانه به کمک معادله شرر تخمین زده شد. مقاومت به خوردگی نمونه ها در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید با pH برابر 7 با استفاده از روش های پلاریزاسیون و طیف نگاری آمپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد. آزمون های خوردگی با استفاده از دستگاه Auto lab/pgstate12 مجهز به تحلیل کر پاسخ فرکانس (FRA) انجام شد. از یک مجموعه سه الکترودی استاندارد شامل نمونه به عنوان الکترود کار ، الکترود نقره نقره کلرید به عنوان الکترود مرجع و الکترود پلاتین به عنوان الکترود شمارشگر استفاده شد. آزمون پلاریزاسیون پتانسیواستاتیک به وسیله روبش پتانسیل با سرعت روبش 1 میلی ولت بر ثانیه در محدوده ی 250- میلی ولت تا 1000+ میلی ولت نسبت به پتانسیل مدار باز (OCP) ، در محدوده فرکانس 0.01 تا 100 کیلوهرتز وبا اعمال سیگنال AC با دامنه 5 میلی ولت انجام شد. برنامه شبیه سازی مدار معادل (Z view2) به منظور تحلیل داده ها ، شبیه سازی مدار معادل و انطباق اطلاعات تجربی ، مورد استفاده قرار گرفت. برای مقایسه بیشتر، افزون بر مقاومت به خوردگی آلیاژ AZ91 بدون پوشش ونیکل خالص هم اندازه گیری شد.
در شکل 1، تصویر مقطع عرضی به همراه نتیجه ی روبش خطی از آلیاژ منیزیم AZ91 پوشش داده شده توسط نیکل با آبکاری التریکی نشان داده شده است . در این شکل مشاهده می شود که عملیات اولیه زینکاته کردن وآبکاری الکتریکی مس سبب ایجاد لایه های نازکی از روی و ممس بر روی زیر لایه می شود. این لایه ها می تواند سبب افزایش چسبندگی پوشش نیکل به زیر لایه شود. در فرآیند اسید شویی ، لایه های ضعیف سطحی مثل اکسید ها،هیدروکسیدها و سایر آلودگی ها از سطح جدا شده و یک سطح زبر و مناسب برای چسبندگی بهترپوشش بعدی به زیر لایه بوجود می آید. فلورید پتاسیم KF با تشکیل لایه ی فلوراید بر روی سطح ، از خوردگی زیر لایه در حمام آبکاری بعدی جلوگییری می کند. پس از غوطه وری نمونه در محلول زینکاته ، لایه ای از روی بر روی سطح رسوب می کند و این لایه باعث افزایش رسانایی الکتریکی زیرلایه برای اعمال پوشش آبکاری بعدی می شود. باتوجه به ضخامت پوشش ، نرخ رسوب گذاری در حمام نیکل ، حدود 30 میکرومتر بر ساعت تخمین زده می شود. الگوی پراش پرتو ایکس از پوشش ، در شکل 2 نشان داده شده است.
اندازه گیری های انجام شده با استفاده از معادله ی دبای-شرر ، نشان دادند که پوشش دارای ساختار نانوبلورین با اندازه ی دانه ی برابر با 95 نانومتر بوده است. در شروع فرآیند آبکاری ، جوانه زنی پوشش بر روی مراکز رشد جداگانه رخ می دهد. تعداد این مراکز اولیه، اندازه دانه نهایی پوشش را تعیین می کند. تعداد مراکزرشد اولیه به عواملی مانند پتانسیل اضافی احیای یون های احیا شونده ، غلظت گونه های فعال الکتریکی ، فرآیند های جذب و دفع از سطح الکترود وچگالی جریان بستگی دارد . ریز سختی پوشش در حدود 204 است ، درحالی که ریز سختی زیرلایه آلیاژAZ91 درحدود 73 می باشد. افزایش سختی زیرلایه با به کارگیری یک پوشش فلزی ، آن را برای کاربرد های سایشی مناسب تر می کند. شکل 3 در بالا و شکل 4 و 5 به ترتیب نمودار های نای کو است برای آلیاژ منیزیم AZ91 ، نیکل خالص و پوشش نیکل آبکاری الکتریکی شده در محلول 3.5 درصد وزنی کلرید سدیم را نشان می دهند. همانگونه که مشاهده می شود ، نمودار های سه نمونه شکل مشابه ولی اندازه متفاوتی دارند. این رفتار می تواند به یک فرآیند بنیادی یکسان که در همه نمونه ها با مقاومت به خوردگی متفاوت نسبت داده شود.
بازگشت به دانشنامه آبکاری نیکل
