Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolmajid Eslami,Fatemeh Davar,Ali Ashrafi
عبدالمجید اسلامی (استاد راهنما) فاطمه داور (استاد مشاور) علی اشرفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Barjan Yousefi Rad
برجان یوسفی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
In this research, five layers of alumina doped with different amounts of molybdenum (0, 0.5, 1, 2, 5 wt%) have been coated on 316L stainless steel substrate using the sol gel process for increasing the corrosion resistance of 316L stainless steel in the molten sulfur environment. Thermal Analysis (TG-DTA) of the coatings showed that by increasing the percentage of molybdenum in the coatings, the crystallization temperature of alumina phase shift to lower temperatures. X-ray diffraction results showed that increasing the percentage of molybdenum, would result in decreasing the amorphous to crystalline transition temperature. Also, by increasing the molybdenum content, in addition of alumina peaks, the Al/Mo oxide compounds have been appeared. The results showed that with increasing the molybdenum content, the grain size in the crystalline phase increases. EDS analysis also revealed that by increasing the percentage of molybdenum in the coating solution, molybdenum of coating powder has been increased. Using the scanning electron microscopy (SEM), uniformity, homogeneity, and absence of cracks in the coating that have been calcined at 450 ? C relative to 750 ? C has been indicated. By measuring the thickness of coatings, the average thickness of 154 nm was obtained. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests in 3.5 wt% NaCl solution showed that the calcination temperature of the substrate at 450 ? C reduces the polarization resistance, but in the case of coatings, sintering process, increases the polarization resistance. Addition of molybdenum reduces the polarization resistance compare to pure alumina coating, but compare to the substrate, the polarization resistance has been increased. Potentiodynamic polarization tests have been shown that the substrate calcination reduces the corrosion potential and increases the corrosion current density. Cyclic polarization test on the coatings doped with molybdenum showed that the addition of 1 wt% molybdenum reduces the corrosion current density, but increasing more than 1wt% Mo, result in further increase in current density. However, the current density is much lower compared to the substrate. In other words, the best conditions for corrosion resistance in an aqueous solution of sodium chloride in two percent molybdenum has been occurred. Scanning electron microscopy after the electrochemical tests, compared to the coated, substrate showed severe pitting corrosion. Adding molybdenum reduced the severity of pitting corrosion. So that at about one percent molybdenum, the lowest corrosion has been occurred. Scanning electron microscopy of samples in liquid sulfur at 200 ? C showed that with increasing of molybdenum, severity of the corrosion has been reduced so that the alumina doped with 5 wt% molybdenum has shown the least corrosion. Scanning electron microscopy of the surface of the coatings after placing the samples in 300 ? C liquid sulfur showed that at this temperature the pitting corrosion is not seen and uniform corrosion was replaced with pitting corrosion. By increasing of molybdenum as doping agent in the coating, the uniform corrosion intensity decreased, so that in the case of alumina coating doped by 5 wt% of molybdenum, the corrosion has been diminished. Keywords: Alumina, dopant, molybdenum, sol- gel, dip coating, calcination, electrochemical properties, molten sulfur.
پوشش های آلومینای تقویت شده با مقادیر مختلف ( 0، 5/0، 1، 2 . 5 % وزنی) مولیبدن بر روی زیر لایه فولاد زنگ نزن L 316 به روش غوطه‌وری سل- ژل با ایجاد پنج لایه پوشش به‌منظور افزایش مقاومت به خوردگی در محیط گوگرد مذاب تهیه شدند. آنالیز حرارتی TG-DTA بر روی پودر پوشش ها نشان داد که با افزایش درصد وزنی مولیبدن در پوشش، دمای تبلور آلومینا کاهش یافته و تغییر فاز به دماهای پایین تر انتقال می یابد. الگوی پراش اشعه ایکس نیز این نتیجه را نشان داد که با افزایش درصد مولیبدن دمای انتقال از ساختار آمورف به کریستالی کاهش یافته و در دمای ? C 750 پیک های آلومینا رؤیت می شود. همچنین با افزایش درصد مولیبدن از یک به دو و سپس پنج درصد وزنی علاوه بر اینکه پیک های آلومینا مشاهده می شود پیک های ترکیب اکسید آلومینیوم/ مولیبدن ظاهر می شود. همچنین، بررسی‌ها نشان می‌دهد که با افزایش درصد وزنی مولیبدن، اندازه دانه در فاز کریستالی افزایش می یابد. آنالیز EDS نیز افزایش مولیبدن در پودر پوشش را با افزایش درصد وزنی مولیبدن محلول نشان داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، یکنواختی، همگن بودن و عدم حضور ترک در پوشش های کلسینه شده در دمای ? C 450 را نسبت به دمای ? C 750 نشان داد. همچنین با اندازه گیری ضخامت پوشش ها این نتیجه به دست آمد که پوشش ها، میانگین ضخامت 154 نانومتر دارند. نتایج آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 % سدیم کلرید نشان داد که کلسینه کردن زیر لایه در دمای ? C 450 باعث کاهش مقاومت به پلاریزاسیون زیر لایه می شود ولی در مورد پوشش ها ، فرایند کلسینه کردن، باعث افزایش این مقاومت می شود. افزودن مولیبدن باعث کاهش این نوع مقاومت نسبت به پوشش آلومینای خالص می شود ولی در مقایسه با زیر لایه چه کلسینه نشده و چه کلسینه شده مقاومت افزایش می یاید. آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک در مورد زیر لایه نشان داد که عمل کلسینه کردن باعث کاهش پتانسیل خوردگی و افزایش چگالی جریان خوردگی می شود. آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در مورد پوشش های تقویت شده با مولیبدن نشان داد که افزودن مولیبدن تا یک درصد باعث کاهش چگالی جریان خوردگی می شود و با افزایش بیشتر مولیبدن، چگالی جریان افزایش می یابد. با این حال این چگالی جریان در مقایسه با زیرلایه بسیار کمتر است. به عبارت دیگر بهترین شرایط مقاومت به خوردگی در محیط آبی کلرید سدیم در تقویت با میزان در دو صد مولیبدن بدست آمد. تصاویرمیکروسکوپ الکترونی روبشی پس از انجام آزمون hy;های الکتروشیمیایی، خوردگی حفره ای شدید زیرلایه را نسبت به نمونه های پوشش دار نشان داد. افزودن مولیبدن از شدت خوردگی حفره ای کاسته است بطوریکه در مورد یک درصد وزنی کمترین میزان خوردگی دیده می شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی حاصل از نمونه های نگه داری شده در گوگرد مذاب در دمای ? C 200 نشان داد که با افزایش مولیبدن در پوشش از شدت خوردگی حفره ای کاسته شده است، بطوریکه در آلومینای تقویت شده با پنج درصد وزنی مولیبدن کمترین میزان خوردگی در پوشش دیده شده است. بررسی میکروسکوپی الکترونی سطح پوشش پس از قرارگیری نمونه ها در گوگرد مذاب ? C 300 نشان داد که در این دما اثری از خوردگی حفره ای دیده نمی شود و خوردگی یکنواخت جایگزین این نوع خوردگی شده است. با پوشش دهی و افزایش درصد وزنی مولیبدن به عنوان عامل تقویت کننده در ساختار از شدت این نوع خوردگی نیز به شدت کاسته شده است بطوریکه در مورد پوشش آلومینای تقویت شده با پنج درصد وزنی مولیبدن اثری از خوردگی دیده نشد. کلمات کلیدی: آلومینا، تقویت کننده، مولیبدن، سل- ژل، پوشش دهی غوطه وری، کلسینه کردن، خواص الکتروشیمیایی، گوگرد مذاب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی