Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ashrafi,Mahmood Monir-vaghefi
علی اشرفی (استاد راهنما) سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Yoosefan
فاطمه یوسفان نجف آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Electrochemical deposition and corrosion characterization of CrMnFeCoNi high entropy alloy thin film
High entropy alloys (HEAs) are commonly defined as alloys composed of five or more alloying elements. There are many different high entropy alloys with unique properties. The production of the high entropy alloys has been carried out in two types of bulk and coatings. Up to now most of the high-entropy alloys have been produced as a bulk material and less researches have been done on the production of these alloys as coatings. One of the less used methods and cost effective one for producing high entropy alloys coatings would be the electrochemical deposition techniques. In the present research, the CoCrFeMnNi high entropy alloys have been produced using the potentiostatic and pulse potential deposition methods in a chloride bath with DMF-CH3CN as a solvent. The effect of applied potentials of 4, 5 and 6 volts in potentiostatic method and frequencies of applied pulse potentials of 2500 and 5000 Hz and duty cycles of 50 and 60% on the formation of high entropy alloys with FCC solid solution structure, their composition, and morphology, wettability and corrosion resistance have been investigated. The microstructure and chemical composition have been studied using grazing X-ray diffraction (GXRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) have been used for investigating the corrosion behavior of the resulting HEAs. The EDS analysis revealed that change of electrodeposition parameters result in change of the HEAs chemical composition but in all cases, the entropy of mixing was about 12 JK -1 mol -1 that was in the range of high entropy alloys formation. The GXRD analysis proved the formation of a solid solution structure with the simple FCC structure. The morphology of the HEA coatings produced in a constant potential was flat, compact and without any crack, while it was rough, having semi-spherical prominences in HEA coatings produced using pulse technique. The results of the wettability tests have been revealed that in all cases the wettability angle was less than 56 degrees, and therefore the HEA coatings produced in all cases were hydrophilic. Finally, the investigation of the corrosion resistance properties of the coatings has been shown that the coatings produced at constant potential of 5 volts and the one coated at 2500 Hz with a 60% duty cycle have the corrosion densities of 0.0525 and 0.67 ?A/cm 2 , respectively, having the highest corrosion resistance in 3.5% NaCl solution. Using HEA coatings has a remarkable improvement in the properties of corrosion resistance compared to similar alloys. Using the HEA coatings of CoCrFeMnNi under optimal conditions could improve the corrosion resistance of the copper substrate in the order of 44. Keywords: 1. High entropy alloys. 2. Solid solution. 3. Corrosion. 4. Electrochemical electrodeposition.
آلیاژ های آنتروپی بالا ( HEA) به‌طورمعمول به‌عنوان آلیاژ های محلول جامد حاوی بیش از پنج عنصر اصلی با درصد اتمی تقریباً یکسان تعریف‌شده است. تابه‌حال آلیاژ های آنتروپی بالا ی بسیاری با خواص منحصربه‌فرد تولیدشده است. تولید آلیاژ های آنتروپی بالا در دو نوع بالک و پوشش انجام‌گرفته است؛ تا به امروز آلیاژ‌ های آنتروپی بالا ی تولیدشده غالباً به‌صورت بالک بوده اند و تحقیقات کمتری بر روی تولید این آلیاژ ‌ها به‌صورت پوشش انجام‌گرفته است. یکی از روش‌ های کمتر استفاده شده در تولید آلیاژ‌ های آنتروپی بالا، تولید فیلم‌ های پوشش به روش رسوب الکتروشیمیایی است. در تحقیق حاضر آلیاژ آنتروپی بالای CoCrFeMnNi به روش رسوب الکتروشیمیایی با پتانسیل ثابت و پالسی در حمام کلریدی با حلال DMF-CH 3 CN تولید شد. اثر اعمال پتانسیل ثابت در مقادیر 4، 5 و 6 ولت و اعمال پتانسیل پالسی در فرکانس های 2500 و 5000 هرتز و سیکل کاری 50 و 60% روی تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا با ساختار محلول جامدFCC، ترکیب، مورفولوژی، تر شوندگی و مقاومت به خوردگی موردبررسی قرار گرفت. مورفولوژی، ترکیب شیمیایی و ساختار میکروسکوپی نمونه های حاصل نیز به ترتیب به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنج انرژی (EDS) و پراش پرتوایکس لایه‌نازک (GXRD) شناسایی شد. نتایج حاصل از آنالیز EDS نشان داد که با تغییر هریک از متغیرهای موردنظر، ترکیب شیمیایی تغییر کرده است ولی در تمامی حالت ها، آنتروپی اختلاط در حدود JK -1 mol -1 12، در محدوده تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا، بوده است. نتایج حاصل از آنالیز GXRD، تشکیل ساختار محلول جامد با شبکه FCC را اثبات نمود. مورفولوژی پوشش در پوشش دهی با پتانسیل ثابت به‌صورت سطحی صاف، بدون ترک و فشرده بوده و در شرایط پتانسیل پالسی مورفولوژی با زبری بیشتر و در مواردی همراه با برجستگی های نیمه کروی در سیکل های کاری مختلف مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمون ‌تر شوندگی نشان داد که در تمامی موارد زاویه‌ی تر شوندگی کمتر از 56 درجه بوده و لذا پوشش ایجادشده در تمامی حالات، آب‌دوست بوده است. درنهایت بررسی خواص خوردگی پوشش نشان داد که پوشش ایجادشده در پتانسیل 5 ولت با چگالی جریان خوردگی ?A/cm2 0525/0 و نمونه پوشش داده‌شده در فرکانس 2500 هرتز با سیکل کاری 60% با چگالی جریان خوردگی ?A/cm2 067/0، بیشترین مقاومت به خوردگی را در محلول NaCl % 5/3 داشته است که بهبود قابل‌توجهی را در خواص مقاومت به خوردگی نسبت به آلیاژهای مشابه نشان می دهد. استفاده از پوشش آنتروپی بالای CoCrFeMnNi در شرایط بهینه توانست مقاومت به خوردگی زیر لایه مسی را به ترتیب در حدود 44 و 34 برابر بهبود بخشد. کلمات کلیدی: 1- آلیاژهای آنتروپی بالا 2- محلول جامد 3- خوردگی 4- رسوب الکتروشیمیایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی