Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Kaivan Raissi,Mohmmad ali Golozar
فتح اله کريم زاده (استاد مشاور) کيوان رئيسي (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Mahmoudi
محمد محمودي

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.
اکسيدگرافن به دليل ويژگي هاي منحصربه‌فرد خود از قبيل الکتريکي، مکانيکي، حرارتي و مقاومت به خوردگي محبوبيت زيادي ميان جامعه علمي پيداکرده است. پوشش هاي اکسيد گرافن روي سطوح فلز، مانع نفوذ اکسيژن مي شوند که مي تواند فلزات را از اکسيداسيون محيطي در محلول NaCl محافظت کند. بااين‌حال، مشکل اصلي، چسبندگي ضعيف پوشش هاي بر پايه گرافن به بيشتر مواد مهندسي است. از طرفي استفاده از سوسپانسيون اکسيد گرافن براي توليد پوشش به روش الکتروفورتيک به علت کنترل دشوار در فرايند رسوب گذاري چالش‌برانگيز است. براي حل اين مشکلات، ترفندهاي زيادي مانند آماده‌سازي مناسب سوسپانسيون اکسيد گرافن، روش رسوب دهي و اصلاح سطح مواد وجود دارد. هدف از اين پژوهش تهيه پوشش هاي چسبنده اکسيد گرافن بر زيرلايه فولاد زنگ نزن 316 به روش الکتروفورتيک و بررسي خواص مختلف پوشش است. در ابتدا اکسيد گرافن از گرافيت به روش ‌هامر اصلاح‌شده سنتز شد و سوسپانسيون اکسيد گرافن در دو شرايط اسيدي و بازي تهيه شد. به‌منظور افزايش چسبندگي بين پوشش و زيرلايه فولاد زنگ نزن و بررسي اثر اصلاح سطحي، سطح نمونه ها با روش‌هاي الکتروپوليش و آندايزينگ اصلاح شد. سپس پوشش دهي اکسيد گرافن روي زيرلايه هاي آماده‌سازي شده به روش الکتروفورتيک با بدست آوردن شرايط بهينه، انجام شد. آندايزينگ فولاد زنگ نزن و ضخيم تر شدن لايه اکسيدي مرتبط با آن، سبب بهبود رفتار پاسيواسيون فولاد شد. در حين فرايند پوشش دهي الکتروفورتيک پوشش اکسيد گرافن، صفحات اکسيد گرافن به‌طور تصادفي جهت گيري مي کنند . به همين دليل، پيک شديد (1 0 0) الگوي پراش پرتو ايکس پودر سنتز شده اکسيد گرافن، در الگوهاي پراش پرتو ايکس پوشش هاي ضخيم اکسيد گرافن کوچک شده است. در تصاوير ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورفولوژي اوليه سطوح آندايز شده و الکتروپوليش شده فولاد به‌وضوح در پشت پوشش اکسيد گرافن مشاهده مي شود. درنتيجه، لايه هاي اکسيد گرافن شفاف نوري و الکتروني هستند. احياي اکسيد گرافن در حين الکتروفورتيک و عمليات حرارتي پس‌ازآن بر اساس نتايج آناليز مادون قرمز تبديل فوريه، آناليز حرارتي و طيف سنجي رامان اتفاق مي افتد. پوشش هاي لايه نازک اکسيد گرافن به طورقابل توجهي رفتار پاسيواسيون لايه آندايز را بهبود بخشيدند. ليکن رشد لايه هاي اکسيد گرافن موجب افزايش عيوب پوشش هاي الکتروفورتيک اکسيد گرافن شده و ازاين‌رو، پوشش هاي ضخيم اکسيد گرافن رفتار پاسيواسيون را تحليل دادند. دليل اين امر مي تواند درنتيجه ايجاد زوج گالوانيکي بين زيرلايه و پوشش اکسيد گرافن به علت نفوذ محلول خورنده به پوشش از طريق عيوب آن باشد. پوشش هاي لايه ضخيم اکسيد گرافن نمي توانند به‌عنوان يک سد موفق عمل کنند، ليکن تا حدودي سبب جلوگيري از خوردگي موضعي مي شوند.پوشش الکتروفورتيک اکسيد گرافن در شرايط يکسان پوشش دهي بر سطح آندايز شده فولاد نسبت به سطح الکتروپوليش شده، داراي رفتار پاسيواسيون بهتر و مقاومت به خوردگي موضعي بيشتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%