Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi
کیوان رئیسی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Akbari Kharaji
احسان اکبری خراجی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

The effect of potassium titanium oxalate additive and pulse current waveform on structure, corrosion and tribocorrosion behaviors of plasma electrolytic oxidation coating produced on 7075 aluminum alloy
Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a Novelmethod of oxidation treatment whichin-situ forms ceramic coatings on the surface of light metals like Al alloysunder plasma conditions and improves the properties like wear and corrosionresistance of the surface. The characteristics of PEO coatings can beinfluenced by two main factors: the electrolyte composition and applied currentso that the coating propertises can controlled by change in the electrolytecomposition and applied current regime. However using of the appropriateadditive and current mode can lead to creating the coating with optimalproperties and features. In this study, PEO coatings on 7075 Al alloy wereprepared in both simple silicate based electrolyte and at the presence ofpotassium titanium oxalate (K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ])additive varying from 0.5 to 3 g.L -1 with needle like currentwaveform. the results showed for the coating produced in the base electrolyte,crystalline ?-Al2O3 was the main phase, while the coatings formed in thepresence of K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ]consisted of TiO 2 . A pancake structure and pore band was observed onsurface and substrete/coating interface for all coating produced under needlelike waveform respectively thus the current waveform plays a more importantrole in the morphology (pores and cracks ,etc) of the coating. To determine the appropriate waveform theresearch was continued by examining current regime with 3 g.L -1 K 2 [TiO(C 2 O 4 ) 2 ]additive in electrolyte bath. Therefore, this work showed while Ti element hascooperated in coating and anatase and rutile phases of TiO 2 have been formed. Moreover by applying bipolar waveform and controllingcathodic pulse time, the strong plasma discharges with high temperature spikescould be eliminated and form a volcano-like surfacemorphology and hence the quality of the coatings was considerably improved. Thecoating formed at bipolar regime with a longer cathodic pulse time due to itscompactness and thickness showed better corrosion and tribological propertiesthan PEO coatings formed at unipolar current regime thatin this waveform the structure has been changed and a foam feature and largepores was detected on the surface and substrate/coating interface of the coatings Keywords: Plasma Electrolytic Oxidation (PEO), 7075 Alalloy, Potassium titanium oxalate, Pulsed current waveform, corrosion, tribocorrosion
اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایییک فرایند اکسیداسیون (آندایزینگ) برای ایجاد پوشش­های اکسیدی سرامیکی با خواص وویژگی­های مطلوبی نظیر مقاومت دربرابر سایش و خوردگی روی زیرلایه­های فلزات سبک بویژه آلیاژهایآلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم و ... می ­باشد. انتخاب الکترولیت و نوعمنبع جریان مناسب در این فرایند اهمیت زیادی دارد بطوریکه با تغییر ترکیب حمامالکترولیت و نوع منبع جریان ضمن ایجاد تغییر در واکنش­های الکتروشیمیایی، می­توانخواص سطحی پوشش را نیز کنترل کرد. بطور کلی با انتخاب افزودنی و شکل­موج جریانمناسب می­توان پوششی با خواص مطلوب­تر ایجاد نمود. در این پژوهشپوشش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر آلیاژ آلومینیوم 7075 در الکترولیتسیلیکاتی شامل غلظت­های مختلف پتاسیم تیتانیماگزالات (5/0 تا 3 گرم بر لیتر) تحت شکل موج سوزنی مورد مطالعه قرار گرفت و باالکترولیت عاری از پتاسیم تیتانیم اگزالات مقایسه گردید. نتایج نشان داد که افزودنپتاسیم تیتانیم اگزالات، بر نمودار پاسخ ولتاژ- زمان پوشش­ها تاثیر گذار بوده وموجب کاهش زمان و ولتاژ شکست شده است. با افزایش غلظت افزودنی، میزان تیتانیومپوشش افزایش یافته است و بررسی مورفولوژی سطحی پوشش توسط SEM حاکی از ظهور مورفولوژی پنکیکی برای پوشش­هاتحت این شکل­موج بوده است. در حقیقت افزودن پتاسیم تیتانیم اگزالات بعنوان یکافزودنی یونی، موجب کاهش انرژی مصرفی فرایند پوشش­دهی گردیده است اما بکارگیری شکل­موجسوزنی بر مورفولوژی سطحی و همچنین عیوب موجود در پوشش نظیر ترک­ها و تخلخل­ها همدر پوشش و هم در فصل مشترک پوشش/زیرلایه بسیار تاثیر­گذارتر بوده است. لذا جهتتعیین شکل­موج مناسب برای پوشش­دهی، ضمن استفاده از بیشینه غلظت افزودنی مصرفی درالکترولیت (3 گرم بر لیتر) در ادامه، عامل تاثیرگذار دیگر یعنی نوع جریان مصرفیمورد بررسی قرار گرفته است. پوشش­های بدست آمده تیره رنگ بوده و نتایج مورفولوژیسطح و سطح مقطع پوشش­ها نشان داده است که ضمن ورود تیتانیوم از منبع تامین خودیعنی افزودنی پتاسیم تیتانیوم اگزالات، با اعمال جریان دوقطبی و کنترل زمان پالسکاتدی می­توان از وقوع تخلیه­های مخرب و دما بالا روی سطحپوشش جلوگیری کرده و کیفیت پوشش را بهبود بخشید. پوشش­های ایجاد شده تحت جریاندوقطبی با پهنای پالس کاتدی بیشتر به دلیل ایجاد مورفولوژی آتشفشانی، تخلخل کمتر،تراکم ساختاری بالا و ضخامت بیشتر، رفتار خوردگی بهتری را نسبت به پوشش ایجاد شدهتحت جریان تک قطبی که دارای مورفولوژی پنکیکی، تخلخل زیاد در فصل مشترکپوشش/زیرلایه و ضخامت کمتر می­باشد از خود نشان داده اند که نتایج حاصل از آزمون­هایطیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی درزمان­های غوطه­وری طولانی و همچنین آزمون پلاریزاسیونپتانسیودینامیک بخوبی بهبود عملکرد حفاظتی پوشش با شکل­موج دو­قطبی با پالس کاتدیبیشتر را تایید می­کند بطوریکه پس از گذشت حدود 11 هفته غوطه­وری این پوشش تغییراتمقاومت مربوط به لایه متراکم داخلی (R in )آن نسبت به پوشش بدست آمده از شکل­موج تک قطبی کمتر است. پتانسیل خوردگی پوشش مشخصمی­کند که این پوشش رفتاری نجیب تر نسبت به دیگر پوشش­ها داشته و دانسیته جریانخوردگی پوشش برای آن نسبت به شکل­موج تک قطبی کاهشیافته است. بررسی رفتار تریبوخوردگی پوشش حاصل از شکل­موج دو­قطبی با پالس کاتدیبیشتر نشان داد که حجم از دست رفته پوشش تحت شکل­موج­ تک قطبی بیشتر از پوشش­هایحاصل از شکل­ موج دو­قطبی می­باشد. کلمات کلیدی اکسیداسیونالکترولیتی پلاسمایی، آلومینیوم 7075، پتاسیم تیتانیوم اگزالات، شکل­موج پالسی، خوردگی،تریبوخوردگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی