Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Kaivan Raissi,Mohmmad ali Golozar
فتح اله کریم زاده (استاد مشاور) کیوان رئیسی (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Mahmoudi
محمد محمودی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Characterization and evaluation of corrosion behavior of nanostructured graphene oxide coatings deposited using electrophoretic method on stainless steel 316 substrate
Graphene oxide due to its unique characteristics such as electrical, mechanical, thermal and corrosion resistance, has found great popularity among the scientific community. Graphene oxide coatings on metal surfaces prevent oxygen penetration, which can protect metals from environmental oxidation in a NaCl solution. However, the main problem is the poor adhesion of graphene-based coatings to most engineering materials. On the other hand, the use of graphene oxide suspension to produce electrophoretic deposition is challenging due to difficult control in the precitipation process. To solve these problems, there are many tricks, such as suitable preparation of graphene oxide suspensions, precitipation and surface modification methods. The purpose of this study was to prepare graphene oxide adhesive coatings on the 316 stainless steel substrate by electrophoretic deposition method and to study the various properties of the coating. Graphene oxide was initially synthesized from graphite by a Hummer modified method, and graphene oxide suspension was prepared in the acidic and alkaline media. In order to increase adhesion between the coating and stainless steel substrate, and to study the effect of surface modification, the surface of the samples was modified by electropolish and anodize methods. Then, electrophoretic deposition of graphene oxide was performed on prepared substrates by obtaining optimal conditions. Anodizing of stainless steel and increase in the oxide layer associated with it, improved the pasivation behavior of steel. During the EPD of GO sheets from the suspension, the GO sheets tend to orient randomly.For this reason, the intense peak (1 0 0) of the x-ray diffraction pattern of the synthesized graphene oxide powder is decreased in X-ray diffraction patterns of thick graphene oxide coatings. In the optical microscope images and scanning electron microscopy, the initial morphology of the anodized and electropolished steel surfaces is clearly seen behind the graphene oxide coating. As a result, the graphene oxide layers are electron and optical traarent. The recovery of graphene oxide during electrophoretic and subsequent heat treatment is based on Fourier transform infrared analysis results, Raman spectroscopy and thermal analysis. Graphene oxide thin film coatings can significantly improve the behavior of anodic coating pails. However, the growth of graphene oxide layers has increased the defects of electrophoretic coatings of graphene oxide and, therefore, thick coatings of graphene oxide have been analyzing the behavior of the patches. This can be due to the formation of a galvanic cell between the substrate and the graphene oxide coating due to the penetration of the corrosive solution to the coating through its imperfections. The thick coatings of graphene oxide can not act as a good barrier, but they can partially prevent local corrosion. Electrophoretic coating of graphene oxide under the same conditions as coating on the anodized steel surface compared to the electrolyzed surface, It has better patching behavior and higher localized corrosion resistance.
اکسیدگرافن به دلیل ویژگی های منحصربه‌فرد خود از قبیل الکتریکی، مکانیکی، حرارتی و مقاومت به خوردگی محبوبیت زیادی میان جامعه علمی پیداکرده است. پوشش های اکسید گرافن روی سطوح فلز، مانع نفوذ اکسیژن می شوند که می تواند فلزات را از اکسیداسیون محیطی در محلول NaCl محافظت کند. بااین‌حال، مشکل اصلی، چسبندگی ضعیف پوشش های بر پایه گرافن به بیشتر مواد مهندسی است. از طرفی استفاده از سوسپانسیون اکسید گرافن برای تولید پوشش به روش الکتروفورتیک به علت کنترل دشوار در فرایند رسوب گذاری چالش‌برانگیز است. برای حل این مشکلات، ترفندهای زیادی مانند آماده‌سازی مناسب سوسپانسیون اکسید گرافن، روش رسوب دهی و اصلاح سطح مواد وجود دارد. هدف از این پژوهش تهیه پوشش های چسبنده اکسید گرافن بر زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 به روش الکتروفورتیک و بررسی خواص مختلف پوشش است. در ابتدا اکسید گرافن از گرافیت به روش ‌هامر اصلاح‌شده سنتز شد و سوسپانسیون اکسید گرافن در دو شرایط اسیدی و بازی تهیه شد. به‌منظور افزایش چسبندگی بین پوشش و زیرلایه فولاد زنگ نزن و بررسی اثر اصلاح سطحی، سطح نمونه ها با روش‌های الکتروپولیش و آندایزینگ اصلاح شد. سپس پوشش دهی اکسید گرافن روی زیرلایه های آماده‌سازی شده به روش الکتروفورتیک با بدست آوردن شرایط بهینه، انجام شد. آندایزینگ فولاد زنگ نزن و ضخیم تر شدن لایه اکسیدی مرتبط با آن، سبب بهبود رفتار پاسیواسیون فولاد شد. در حین فرایند پوشش دهی الکتروفورتیک پوشش اکسید گرافن، صفحات اکسید گرافن به‌طور تصادفی جهت گیری می کنند . به همین دلیل، پیک شدید (1 0 0) الگوی پراش پرتو ایکس پودر سنتز شده اکسید گرافن، در الگوهای پراش پرتو ایکس پوشش های ضخیم اکسید گرافن کوچک شده است. در تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورفولوژی اولیه سطوح آندایز شده و الکتروپولیش شده فولاد به‌وضوح در پشت پوشش اکسید گرافن مشاهده می شود. درنتیجه، لایه های اکسید گرافن شفاف نوری و الکترونی هستند. احیای اکسید گرافن در حین الکتروفورتیک و عملیات حرارتی پس‌ازآن بر اساس نتایج آنالیز مادون قرمز تبدیل فوریه، آنالیز حرارتی و طیف سنجی رامان اتفاق می افتد. پوشش های لایه نازک اکسید گرافن به طورقابل توجهی رفتار پاسیواسیون لایه آندایز را بهبود بخشیدند. لیکن رشد لایه های اکسید گرافن موجب افزایش عیوب پوشش های الکتروفورتیک اکسید گرافن شده و ازاین‌رو، پوشش های ضخیم اکسید گرافن رفتار پاسیواسیون را تحلیل دادند. دلیل این امر می تواند درنتیجه ایجاد زوج گالوانیکی بین زیرلایه و پوشش اکسید گرافن به علت نفوذ محلول خورنده به پوشش از طریق عیوب آن باشد. پوشش های لایه ضخیم اکسید گرافن نمی توانند به‌عنوان یک سد موفق عمل کنند، لیکن تا حدودی سبب جلوگیری از خوردگی موضعی می شوند.پوشش الکتروفورتیک اکسید گرافن در شرایط یکسان پوشش دهی بر سطح آندایز شده فولاد نسبت به سطح الکتروپولیش شده، دارای رفتار پاسیواسیون بهتر و مقاومت به خوردگی موضعی بیشتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی