Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Soltani
مسعود سلطانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Evaluation of mild and hard anodizing process in different acidic electrolytes and characterization of AAO/Ni-P hybrid coating on aluminium
Anodizing as an electrochemical coating method has been widely used in aerospace industry, nanomaterial, aoutomobile manufacturing. By aluminium anodizing pourous coating is formed on the metal that is considered from two viewpoint. The first viewpoint is related to porous coating arameters such as interpore distance and pore diameter that is used in the deposition of various metals to attainment the proper magnetic properties. The second view also is about improving the surface properties of aluminium erospace alloys such as hardness and corrosion resistance. In the first part of this study mild and hard anodizing in various voltage and electrolyte on pure and aluminium alloy 1100 was prformed. Study of current-voltage curves during the anodization and Field emission scanning electron microscope(FESEM) images showed markedly ignificantltly increased in current level with addind acid sulfuric to electrolyte. The presence of alloying elements decreased quality of coating and reduce growth rate af oxid layer. Increasing of electrolyte tempreture leaded to increasing of anodizing current and growth rate of oxide layer. Pore diameter, barrier layer thickness and interpore distance was dependent on the voltage and current is only effective on the growth rate and thickness of the oxide layer. In the second part of this study, anodization rocess in acid sulfuric at three different voltage(25,30,35V) and two different tempreture(0, -10?) were conducted on aerospace aluminium alloy(AA2024). The anodic coating were characterizied by x-ray diffraction(XRD), Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXRD), scanning electron microscope(SEM), FESEM, microanalysis(EDS), microhardness, roughness and thickness measurement. The results indicated that the sample thickness increased with increasing the voltage and the temperature. At both tempreture there is an optimum level between coating voltage(30V) and microhardness and also coating voltage and roughness. The best order of nanocell in the AAO was obtained in 35V and -10?. Tow-step anodizing process improve the order of nanocells by reduction of empty space between nanocell. According to the potantiodynamics polarization curve of anodized aluminium at 0? and different voltage, the best corrosion resistanc was obtained in 25V. finally the possibility of production of hybride cotaing AAO/Ni-P on aluminium alloy2024 by electroless plating was studied. By this coating corrosion rate reduced about 92% compared with anodized aluminum alloy2024. Heat treat of hybride coating was performed at 200,400,600? and the maximum value of coating microhardness was about 1190 vickers at 400? that This value of hardness is significant for aluminium alloy 2020.
آندایزینگ به‌عنوان یک روش پوشش دهی الکتروشیمیایی، در صنایع هواپیماسازی، پهبادها، نانو مواد و خودروسازی کاربرد گسترده‌ای دارد. به کمک آندایزینگ آلومینیم پوششی متخلخل بر روی این فلز تشکیل می‌گردد که از دو دیدگاه موردتوجه می‌باشد. دیدگاه اول مربوط به پارامترهای پوشش متخلخل مانند فاصله بین حفره‌ای، قطر حفرات که در مباحث نشاندن فلزات مختلف و نانووایرها به‌منظور دستیابی به خواص مغناطیسی مناسب کاربرد دارد. دیدگاه دوم نیز بهبود خواص سطحی آلیاژهای هوایی آلومینیم ازجمله سختی و مقاومت به خوردگی این آلیاژها می‌باشد. در بخش اول از این پژوهش آندایزنرم و سخت در ولتاژهای مختلف بر روی آلومینیم خالص و آلیاژ آلومینیم 1100 در الکترولیت‌های اسیداگزالیک و ترکیبی اسیداگزالیک-اسیدسولفوریک انجام شد. بررسی نمودارهای جریان-ولتاژ در طی فرایند آندایزینگ و تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشرمیدانی(FESEM) نشان داد با اضافه کردن اسیدسولفوریک به اسیداگزالیک جریان افزایش چشمگیری پیدا می‌کند و انتقال از حالت نرم به سخت زودتر رخ می‌دهد. حضور عناصر آلیاژی کیفیت پوشش و نرخ رشد لایه اکسید آلومینیم(AAO) را کاهش داد و افزایش دمای الکترولیت باعث افزایش جریان آندایزنگ و نرخ رشد AAO شد. بررسی پارامترهای پوشش نیز حاکی از وابسته بودن قطر حفرات، فاصله بین حفره‌ای و ضخامت لایه سدی به ولتاژ بوده و جریان فقط بر روی نرخ رشد و ضخامت لایه اکسیدی تأثیرگذار می‌باشد. در بخش دوم پوشش اکسید آندی حاصل از آندایزینگ آلیاژ هوایی 2024 در اسیدسولفوریک، دماهای صفر و 10- درجه سانتی‌گراد و ولتاژهای 25، 30 و 35 ولت مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی و مشخصه یابی این پوشش‌ها با استفاده از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، آزمون تفرق اشعه ایکس با زاویه کم (GIXRD)، میکروسکوپ الکترونی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی نشرمیدانی (FESEM)، آزمون طیف نگار تفکیک انرژی (EDS)، ریز سختی سنجی، زبری سنجی و ضخامت سنجی انجام شد. ضخامت پوشش اکسید آندی با افزایش ولتاژ و دما بیشتر شد، اما بین ولتاژ با میکرو سختی و زبری پوشش در هردو دما مقدار بهینه 30 ولت به دست آمد. با کاهش دما نیز در هر ولتاژی منجر به افزایش سختی پوشش شد. نظم سلول‌ها نیز بطورهمزمان رابطه مستقیم با افزایش ولتاژ و کاهش دما داشت و بهترین نظم در ولتاژ35ولت و دمای 10- درجه سانتی گراد به دست آمد. فرایند آندایزینگ دومرحله‌ای نیز با کاهش فواصل بین سلول‌ها و ایجاد سلول‌هایی شبیه به شش‌ضلعی تأثیر به سزایی بر روی نظم سلول‌های پوشش داشت. نتایج آزمون پلاریزاسیون تافل برای پوشش‌های حاصل از آندایزینگ در شرایط صنعتی یعنی دمای صفر درجه سانتی گراد نشان دادکه بیشترین مقاومت مربوط به ولتاژ25 ولت به دلیل کم بودن تخلخل پوشش می‌باشد. درنهایت هم با انجام آبکاری الکترولس در حمام اشلوتر Slotonip 70A امکان ایجاد پوشش هیبریدی AAO/Ni-P بر روی آلیاژهوایی 2024 موردبررسی قرار گرفت. به کمک این پوشش نرخ خوردگی تا حدود92درصد در مقایسه با آلیاژهوایی آندایزشده کاهش پیدا کرد. این کاهش نرخ خوردگی در حالی بود که با انجام عملیات حرارتی پوشش در دماهای 200، 400 و600 درجه سانتی گراد مشخص شد سختی پوشش هیبریدی پس از عملیات حرارتی در 400 درجه سانتی گراد به دلیل تشکیل ذرات سخت مانند فسفیدنیکل تا1190 ویکرز افزایش می یابد که مقدار قابل‌توجهی برای آلومینیم محسوب می‌شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی