ايجاد پوشش سخت الکترولس Ni-P آمورف و نانوکريستالي روي آلياژ آلومينيوم 5083 کار شده و بررسي رفتار خوردگي آن

STUDENT

DEGREE

YEAR

In the present research, electroless Ni-P deposits were obtained on Al5083 substrate. The effects of coating time, substrate roughness, heat treatment temperature and heat treatment time on morphology, phosphorus content, structure, microhardness, adhesion and corrosion behavior of the deposits in 3.5 wt.% NaCl solution were investigated. Deposits were heated at temperatures ranging from 200 to 400 °C for 1-4 h. Surface morphology of the coatings exhibited a nodular feature with a typical cauliflower-like structure. By increasing thickness of coatings, the phosphorus content of surfaces decreases but the number of porosities decreases and the corrosion resistance increases. Also the corrosion resistance of electroless deposits on smooth substrate in comparison with rough substrate is better. The structural characterization was done by means of X-ray diffraction studies. As-deposited coating exhibit broadened X-ray reflections indicative of a semi-amorphous structure. Heat treatment decreased the amorphous phase and the final equilibrium phases were Ni 3 P and Ni crystals within the nanocrystalline size range. The results of Vickers microhardness testing showed that the maximum hardness was achieved for the samples which have been heat treated at 400 °C. This is caused by the formation of intermetallic Ni 3 P stable phase at this temperature, acting as a function of precipitation hardening. Corrosion resistance of the coatings indicated that on heating to 240 °C, the corrosion resistance increased and then reduced at higher temperatures. Heat treatment at 400 °C leads to crystallization of the amorphous phase, making available more number of grain boundaries which are highly prone to corrosion attack. Therefore, the heat treatment of electroless specimens at 400 °C significantly decreases their corrosion resistance. Also evaluation of the corrosion behaviour coatings which heat treated at 240 °C and 320 °C temperatures and longer times indicated that by increasing heat treatment time, no considerable decreasing in the corrosion behaviour observed until the formation of Ni 3 P intermetallic phases. For evaluation of susceptibility to localized corrosion, cyclic potentiodynamic polarization method is used. All of the curves of the electroless coatings exhibit positive hysteresis. Positive hysteresis occurs when the passive film is unable to repair breakdown at localized areas and pits initiate and continue. For evaluation electroless coatings adhesion to substrate, bend test is used according to B 571-97 standard. All of the electroless coatings aren’t peeled in bended area and aren’t separated from substrate even by insertion of a sharp probe at the interface of the coating and substrate that exhibit good adhesion coatings t

چکيده در اين تحقيق، پوشش هاي الکترولس Ni-P بر روي زيرلايه Al5083 ايجاد شدند و تأثير زمان پوشش دهي، زبري سطح زيرلايه، دماي عمليات حرارتي و زمان عمليات حرارتي بر روي مورفولوژي، درصد فسفر ، ساختار، ميکروسختي، چسبندگي و رفتار خوردگي اين پوشش ها در محلول wt.% NaCl 5/3 مورد بررسي قرار گرفت. عمليات حرارتي اين پوشش ها در محدوده دمايي 200 تا 400 درجه سانتي گراد و به مدت 1 تا 4 ساعت انجام گرديد. مورفولوژي سطح همه پوشش ها، يک طرح کروي به همراه يک ساختار گل کلمي شکل را نشان مي دهد. با افزايش ضخامت پوشش هاي الکترولس، درصد فسفر سطح پوشش ها کاهش يافته ولي از ميزان تخلخل آنها کاسته مي شود و مقاومت به خوردگي آنها افزايش مي يابد. همچنين مقاومت به خوردگي پوشش هاي ايجاد شده روي سطح صاف زيرلايه در مقايسه با سطح زبر، بيشتر مي باشد. مشخصات ساختاري پوشش ها توسط آناليز اشعه ايکس مورد مطالعه قرار گرفت. پوشش اوليه، بازتاب هاي پهني از پرتو ايکس را که بيان کننده يک ساختار نيمه آمورف است از خود نشان مي دهد. عمليات حرارتي، فاز آمورف را کاهش مي دهد و فازهاي تعادلي نهايي، کريستال هاي Ni 3 P و Ni با اندازه دانه هايي در حد نانومتر هستند. نتايج آزمايش ميکروسختي ويکرز نشان داد که ماکزيمم سختي براي نمونه هايي که در دماي °C 400 و به مدت يک ساعت عمليات حرارتي شدند حاصل مي شود. دليل اين امر، تشکيل فاز پايدار بين فلزي Ni 3 P در اين دما مي باشد که باعث رسوب سختي مي گردد. بررسي رفتار خوردگي پوشش هاي عمليات حرارتي شده در دماهاي مختلف و زمان يک ساعت نشان داد که تا دماي °C 240، مقاومت به خوردگي افزايش و سپس در دماهاي بالاتر کاهش مي يابد. عمليات حرارتي در °C 400 منجر به کريستاله شدن فاز آمورف و افزايش تعداد مرزدانه هاي موجود که بسيار مستعد به خوردگي هستند مي شود و در نتيجه، مقاومت به خوردگي را به شدت کاهش مي دهد. همچنين از بررسي رفتار خوردگي پوشش هاي عمليات حرارتي شده در دماهاي °C 240 و °C 320 و به مدت زمان هاي طولاني تر از يک ساعت مشخص گرديد که تا زماني که فاز بين فلزي Ni 3 P تشکيل نشود با افزايش زمان عمليات حرارتي، کاهش قابل توجهي در مقاومت به خوردگي مشاهده نمي گردد. براي ارزيابي ميزان حساسيت پوشش هاي الکترولس Ni-P به خوردگي موضعي، از روش پلاريزاسيون پتانسيوديناميک سيکلي استفاده گرديد. منحني هاي تمام پوشش هاي الکترولس مورد مطالعه، يک حالت هيزترزيس مثبت را از خود نشان دادند. بنابراين مي توان گفت که فيلم پسيو ايجاد شده روي سطح پوشش هاي الکترولس، پس از اينکه دچار شکست شود قادر به ترميم کردن خود و جلوگيري از ايجاد حفره ها و نفوذ آنها به داخل پوشش نخواهد بود و رشد اين حفره ها ادامه خواهد يافت. جهت ارزيابي چسبندگي پوشش هاي الکترولس به زيرلايه، از آزمون خمش طبق استاندارد ASTM B 571-97 استفاده گرديد و مشخص شد که تمام پوشش هاي مورد مطالعه، در ناحيه خمش، پوسته نگرديده و از زيرلايه آلومينيمي جدا نشدند (حتي با استفاده از جسم تيز و اعمال نيرو) که اين نشان دهنده چسبندگي مطلوب اين پوشش ها به زيرلايه مي باشد.