بررسی عملکرد سایشی و رفتار خوردگی پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسیدتیتانیم

در این تحقیق، پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم با میزان متغیری از نانوذرات دی اکسید تیتانیم توسط روش آبکاری الکتریکی بر روی زیر لایه ی فولادی کم کربن از جنس ورق St.37 ایجاد گردید. پوشش نانوکامپوزیتی کروم-دی اکسیدتیتانیم از طریق رسوب همزمان نانوذرات دی اکسید تیتانیم با اندازه میانگین ذرات nm 21 محصول شرکت Evonik با درجه خلوص 5/99 درصد و ساختار کریستالی آناتاز در زمینه کروم پوشش در طی مدت زمان فرایند آبکاری بدست آمد. میانگین اندازه ضخامت پوشش نانوکامپوزیتی بر روی زیر لایه ی فولادی کم کربن از جنس ورق St.37، μm 30 بدست آمد. تاثیر غلظت نانوذرات دی اکسید تیتانیم در حمام آبکاری، چگالی جریان و سرعت همزدن بر روی ترکیب شیمیایی پوشش های نانوکامپوزیتی کروم-دی اکسید تیتانیم مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی سطح و ترکیب پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مجهز به دستگاه آنالیز EDX مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار سایشی پوشش نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم و کروم خالص توسط دستگاه سایش سنج پین بر دیسک و سطح سائیده شده پوشش ها، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. رفتار الکتروشیمیایی پوشش ها در محلول های خورنده مشتمل بر 5/0 مولار NaCl، 1 مولار NaOH و 1 مولار HNO3 در دمای C˚ 1± 25 توسط روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مورفولوژی سطح پوشش نانوکامپوزیتی کروم-دی اکسید تیتانیم در مقایسه با پوشش کروم خالص، هموارتر، یکنواخت تر و متراکم تر می باشد و نانو ذرات دی اکسید تیتانیم همزمان رسوب داده شده، به صورت یکنواخت در زمینه کروم توزیع شده اند. میزان ریزسختی و مقاومت به سایش پوشش های نانوکامپوزیتی با افزایش میزان نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش افزایش می یابد. مورفولوژی سطح ساییده شده پوشش ها نشان داد که پوشش نانوکامپوزیتی کروم-دی اکسید تیتانیم در مقایسه با پوشش کروم خالص، پهنا و عمق سایش کمتر و تمایل کمتری به تغییر شکل پلاستیک از خود نشان می دهد. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که با افزایش میزان نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش، چگالی جریان خوردگی پوشش نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم در محلول های 5/0 مولار NaCl و 1 مولار NaOH به صورت قابل توجهی کاهش یافته و پتانسیل خوردگی به مقادیر با پتانسیل مثبت تر میل می کند. مقاومت پلاریزاسیون نیز با افزایش میزان نانوذرات TiO2 در پوشش، به مقدار زیادی افزایش می یابد، به نحوی که مقاومت پلاریزاسیون پوشش wt.%TiO27/8Cr- در محلول 5/0 مولار NaCl، به مقدار MΩ.cm2 954/3 و در محلول NaOH، به مقدار MΩ.cm2631/5 می رسد. از نتایج بدست آمده می توان نتیجه گرفت که رسوب نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش، باعث افزایش مقاومت به خوردگی و کاهش نرخ خوردگی پوشش کروم در محلول های نمکی و قلیایی می شود. در ناحیه آندی منحنی های پلاریزاسیون پوشش کروم خالص و پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم بدست آمده در محلول یک مولار HNO3، تشکیل لایه رویین مشاهده شد. چگالی جریان لایه رویین پوشش های نانوکامپوزیتی (حدودA/cm202/0) کمتر از پوشش کروم خالص(حدود A/cm2 03/0) است. از طرف دیگر، پتانسیل تشکیل لایه رویین پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم (حدود mv 288) در مقایسه با پوشش کروم خالص(حدودmv 478) منفی تر است. از اینرو، حضور نانو ذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش با زمینه کروم، تشکیل لایه رویین را تسریع می دهد. چگالی جریان رویین پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم ( حدود A/cm2 4-10) بیشتر از پوشش کروم خالص (حدود A/cm25-10) است. بنابراین، نرخ خوردگی لایه رویین پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم در محلول یک مولار HNO3 بیشتر از پوشش کروم خالص است زیرا حضور نانوذرات دی اکسید تیتانیم در پوشش کروم، پیوستگی لایه رویین پوشش نانوکامپوزیتی را مختل می کند و تخریب لایه رویین آن را تسریع می دهد و منجر به افزایش نرخ خوردگی در پوشش می شود. از اینرو، پوشش های نانوکامپوزیتی کروم- دی اکسید تیتانیم، در محلول HNO3 مناسب نیستند.

کلیدواژه ها:

پوشش نانوکامپوزیتی ، کروم ، دی اکسید تیتانیم ، سایش ، خوردگی ، ریزسختی