شماره راهنما :
1211 دكتري
پديد آورنده :
حكيمي زاد، امين
عنوان :
ارزيابي اثر پهناي كاتدي جريان پالسي و افزودني تنگستات سديم بر خواص پوشش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي نانوكامپوزيتي Al2O3/TiO2
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
يازده، [۱۱۵]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيوان رئيسي، محمدعلي گلعذار
استاد مشاور :
كارستن بلاورت، ميخائيل ژلودكويچ
توصيفگر ها :
اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي , آلومينيوم , پوشش , آلومينا , تيتانيا , افزودني , تنگستات سديم , خوردگي , سايش
استاد داور :
مسعود عطاپور، علي اشرفي، مريم احتشام زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/04/30
كد ايرانداك :
ID1211 دكتري
چكيده فارسي :
8 چكيده اكسيداسيون الكتروليتي پالسمايي روشي نوين و ارتقا يافته از روش شناختهشده آندايزينگ براي مهندسي سطح آلياژهاي سبك ازجمله آلومينيوم است متغيرهاي زيادي بر كيفيت و خواص پوشش تأثيرگذارند كه در اين پژوهش به اثر دو متغير مهم يعني شكلموج جريان اعمالي و افزودني تنگستات سديم بر خواص پوششهاي اكسيداسيون الكتروليتي پالسمايي نانوكامپوزيتي آلومينا تيتانيا پرداخته شده است مطالعات نشان داد كه نانوذرات در الكتروليت بهخوبي در فرايند تشكيل پوشش مشاركت كرده و پوششهاي نانوكامپوزيتي را ايجاد مينمايند فازيابي پراش پرتو ايكس پوششها نشان داد كه نانوذرات تيتانيا بهصورت خنثي و بدون تغيير فاز وارد پوشش شدهاند و تغييري در ساختار فازي زمينه پوشش نيز ايجاد نكردهاند همچنين عليرغم اينكه پتانسيل زتاي نانوذرات تيتانيا داخل الكتروليت 54 ميليولت اندازهگيري شد افزايش پهناي نيمچرخه كاتدي شكلموج از 8 تا 84 درصد به علت غلبه نيروهاي برهم زدن فيزيكي به نيروهاي الكترواستاتيكي تأثيري بر ميزان ورود و يكنواختي توزيع نانوذرات در سطح و سطحمقطع پوشش نداشت بررسي تصاوير ميكروسكوپي الكتروني از سطح و مقطع پوششها نشان داد كه افزايش نيمچرخه كاتدي شكلموج دو قطبي مورفولوژي را از پنكيكي به دهانه آتشفشاني تغيير ميدهد و از تخلخل پوشش ميكاهد همچنين ضخامت زبري و مقاومت به خوردگي بيشتر با افزايش نيمچرخه كاتدي براي پوششهاي ايجادشده در هر سه الكتروليت سيليكاتي ساده كامپوزيتي و كامپوزيتي حاوي افزودني به دست آمد افزوده شدن نانوذرات به الكتروليت در حالت استفاده از شكلموج تكقطبي باعث كاهش تقريبا 87 ميكرومتر از ضخامت پوشش افزايش تعداد ميكروتركها و بزرگتر شدن ميكروحفرهها گرديد همچنين در مورد پوششهاي كامپوزيتي ايجادشده با شكلموج دوقطبي مقاومت به خوردگي كوتاهمدت بعد از يك ساعت غوطهوري در محلول خورنده نسبت به پوششهاي ساده كاهش يافت اما مقاومت به خوردگي بلندمدت از طريق تقويت خاصيت خود ترميمي افزايش يافت به طوريكه مقاومت اليه داخلي بعد از 67 هفته غوطهوري داخل محلول خورنده بيش از 886 كيلواهم اندازهگيري شد نتايج نشان داد كه پديده خود ترميمي كه از بسته شدن حفرههاي ريز داخل اليه داخلي اتفاق ميافتد در مورد پوششهاي ايجادشده با شكلموج دوقطبي با نيمچرخه كاتدي بيشتر مؤثرتر است بنابراين پوششهايي كه مقاومت ذاتي بيشتري دارند از پديده خود ترميمي نيز بيشتر بهره ميبرند با بررسي منحنيهاي ولتاژ زمان براي پوششها مشخص شد كه اضافه شدن نانوذرات تيتانيا به الكتروليت تأثيري بر ولتاژ موردنياز براي پوششدهي ندارد اما اضافه شدن افزودني تنگستات سديم ولتاژ تمامي مراحل فرايند را كاهش ميدهد همچنين با افزايش نيمچرخه كاتدي براي پوششهاي ايجادشده در الكتروليت كامپوزيتي حاوي افزودني برخالف نانوذرات تيتانيا مقدار مشاركت آنيونهاي تنگستات و بهتبع آن تنگستن واردشده در پوشش كاهش مييابد بر اين اساس پيشنهاد شد كه سازوكار ورود نانوذرات درون پوششها الكتروفورتيك تقويتشده با بهدام افتادن فيزيكي است اما سازوكار مشاركت آنيونهاي تنگستات صرفا الكترواستاتيكي است افزودني تنگستات سديم در حالت شكلموج تكقطبي منجر به بوجود آمدن نوار حفرهها در فصلمشترك زيراليه پوشش شد و ازاينرو مقاومت به خوردگي بهشدت كاهش يافت با استفاده از شكلموج دوقطبي نوار حفرهها حذف شد و ميزان تخلخل بهصورت چشمگيري كاهش يافت نتايج نشان داد كه پوششهاي اكسيداسيون الكتروليتي پالسمايي نانوكامپوزيتي حاوي افزودني توليدشده با شكلموج دوقطبي نيز از پديده خود ترميمي بهره ميبرند نتايج آزمون سايش نشان داد كه كاهش تخلخل و افزايش زبري ميتوانند در جهت معكوس باهم عمل كنند بهطوريكه اثر يكديگر را خنثي كرده و مقاومت سايشي پوشش تغيير چنداني نداشته باشد افزايش نانوذرات تيتانيا به الكتروليت پوششدهي در شكلموج دوقطبي با 82 درصد چرخهكاتدي مفيد واقع شد ولي در شكلموجهاي تك قطبي و دوقطبي با 84 درصد چرخهكاتدي رفتار سايشي را تضعيف كرد همچنين مشخص شد كه رفتار سايشي پوششهاي اكسيداسيون الكتروليتي پالسمايي يا تحت تأثير بارپذيري پوشش است كه در اين صورت ضخامت و تخلخل پوشش تعيينكننده رفتار سايشي هستند و يا تحت تأثير ضريب اصطكاك است كه بيشتر به نيروي اعمالي گلوله سايشي مورفولوژي و زبري سطح نمونهها وابسته است نتايج نشان داد كه در مورد رفتار سايشي نمونهها در تمايز با رفتار خوردگي وجود مورفولوژي دهانه آتشفشاني بسيار تاثيرگزار است مشخص شد كه نمونههاي پوششداده شده با شكلموج تك قطبي به علت ضخامت كمتر و تخلخل بيشتر بارپذيري كمتري داشته و از اين رو مقاومت به سايش پاييني را ازخود نشان ميدهند اما سازوكار سايشي نمونههاي پوشش داده شده با شكلموج دوقطبي ميتواند انواع سايش خراشان يا شكست ترد باشد مشاهده ضريب اصطكاك بيش از 0 8 و افزايش
چكيده انگليسي :
Evaluation of the effect of cathodic width of pulse current and sodium tungstate additive on properties of plasma electrolytic oxidation nano composite Al2O3 TiO2 coatings Amin Hakimizad a hakimizad@ma iut ac ir May 29 2018 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 8415683111 Iran Keyvan Raeissi11st supervisor 2nd supervisor Mohammad Ali Golozar21st advisor Carsten Blawert32nd advisor Mikhaeil L Zheludkevich4 Masoud Atapour5Department Graduate Coordinator AbstractPlasma electrolytic oxidation is a novel improved anodizing method for surface engineering of lightalloys specially aluminum alloys There are several parameters affecting the coating quality andproperties This study investigated the effects of the most two important parameters i e the currentwaveform and sodium tungstate additive on the Al2O3 TiO2 plasma electrolytic oxidation nano composite coatings The evaluations showed that the nano particles incorporated efficiently in thecoating formation and created nano composite coatings X Ray diffraction patterns showed that thenano particles were incorporated inertly into the coatings and the phase structure of the coatingsremained unchanged by the nano particles incorporation Although the zeta potential of TiO2 nano particles was measured 45 mV in the electrolyte increasing the cathodic duty cycle of the waveformfrom 0 to 40 changed neither the incorporation nor the uniformity of the nano particlesdistributions on surface and cross section of the coatings It is found that this observation is due tothe dominance of the physical entrapping to the electrostatic adsorption The examination of SEMimages of surface and cross section of the coatings revealed that increasing the cathodic duty cycleof the waveform altered the morphology from pancake to crater and decreased the coating porosity In addition more thickness roughness compactness less porosity and hence more corrosionresistance were achieved by increasing the cathodic duty cycle for all of the used electrolytes Thesimultaneous incorporation of nano particles and using unipolar waveform decreased about 10micrometer of the coating thickness increased the density of micro cracks and widened the micro pores Furthermore the short term corrosion resistance of composite coatings after one hour ofimmersion in the corrosive solution produced by bipolar waveforms was found lower than thesimple coatings but their long term corrosion resistance was enhanced through repairingmechanism in a way that the inner layer resistance after 16 weeks of immersion in the corrosivesolution was measured more than 600 k The results revealed that the repairing mechanismproduced by pore plugging in the inner compact layer is more effective for the coatings produced by1 2 Professor Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran3 Associate professor Institute of Materials Research Helmholtz Zentrum Geesthacht Germany4 Professor Institute of Materials Research Helmholtz Zentrum Geesthacht Germany5 Associate professor Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran
استاد راهنما :
كيوان رئيسي، محمدعلي گلعذار
استاد مشاور :
كارستن بلاورت، ميخائيل ژلودكويچ
استاد داور :
مسعود عطاپور، علي اشرفي، مريم احتشام زاده
