Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Soltani
مسعود سلطاني

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.
آندايزينگ به‌عنوان يک روش پوشش دهي الکتروشيميايي، در صنايع هواپيماسازي، پهبادها، نانو مواد و خودروسازي کاربرد گسترده‌اي دارد. به کمک آندايزينگ آلومينيم پوششي متخلخل بر روي اين فلز تشکيل مي‌گردد که از دو ديدگاه موردتوجه مي‌باشد. ديدگاه اول مربوط به پارامترهاي پوشش متخلخل مانند فاصله بين حفره‌اي، قطر حفرات که در مباحث نشاندن فلزات مختلف و نانووايرها به‌منظور دستيابي به خواص مغناطيسي مناسب کاربرد دارد. ديدگاه دوم نيز بهبود خواص سطحي آلياژهاي هوايي آلومينيم ازجمله سختي و مقاومت به خوردگي اين آلياژها مي‌باشد. در بخش اول از اين پژوهش آندايزنرم و سخت در ولتاژهاي مختلف بر روي آلومينيم خالص و آلياژ آلومينيم 1100 در الکتروليت‌هاي اسيداگزاليک و ترکيبي اسيداگزاليک-اسيدسولفوريک انجام شد. بررسي نمودارهاي جريان-ولتاژ در طي فرايند آندايزينگ و تصاوير ميکروسکوپ الکتروني نشرميداني(FESEM) نشان داد با اضافه کردن اسيدسولفوريک به اسيداگزاليک جريان افزايش چشمگيري پيدا مي‌کند و انتقال از حالت نرم به سخت زودتر رخ مي‌دهد. حضور عناصر آلياژي کيفيت پوشش و نرخ رشد لايه اکسيد آلومينيم(AAO) را کاهش داد و افزايش دماي الکتروليت باعث افزايش جريان آندايزنگ و نرخ رشد AAO شد. بررسي پارامترهاي پوشش نيز حاکي از وابسته بودن قطر حفرات، فاصله بين حفره‌اي و ضخامت لايه سدي به ولتاژ بوده و جريان فقط بر روي نرخ رشد و ضخامت لايه اکسيدي تأثيرگذار مي‌باشد. در بخش دوم پوشش اکسيد آندي حاصل از آندايزينگ آلياژ هوايي 2024 در اسيدسولفوريک، دماهاي صفر و 10- درجه سانتي‌گراد و ولتاژهاي 25، 30 و 35 ولت مورد مطالعه قرار گرفت. بررسي و مشخصه يابي اين پوشش‌ها با استفاده از آزمون پراش اشعه ايکس (XRD)، آزمون تفرق اشعه ايکس با زاويه کم (GIXRD)، ميکروسکوپ الکتروني (SEM)، ميکروسکوپ الکتروني نشرميداني (FESEM)، آزمون طيف نگار تفکيک انرژي (EDS)، ريز سختي سنجي، زبري سنجي و ضخامت سنجي انجام شد. ضخامت پوشش اکسيد آندي با افزايش ولتاژ و دما بيشتر شد، اما بين ولتاژ با ميکرو سختي و زبري پوشش در هردو دما مقدار بهينه 30 ولت به دست آمد. با کاهش دما نيز در هر ولتاژي منجر به افزايش سختي پوشش شد. نظم سلول‌ها نيز بطورهمزمان رابطه مستقيم با افزايش ولتاژ و کاهش دما داشت و بهترين نظم در ولتاژ35ولت و دماي 10- درجه سانتي گراد به دست آمد. فرايند آندايزينگ دومرحله‌اي نيز با کاهش فواصل بين سلول‌ها و ايجاد سلول‌هايي شبيه به شش‌ضلعي تأثير به سزايي بر روي نظم سلول‌هاي پوشش داشت. نتايج آزمون پلاريزاسيون تافل براي پوشش‌هاي حاصل از آندايزينگ در شرايط صنعتي يعني دماي صفر درجه سانتي گراد نشان دادکه بيشترين مقاومت مربوط به ولتاژ25 ولت به دليل کم بودن تخلخل پوشش مي‌باشد. درنهايت هم با انجام آبکاري الکترولس در حمام اشلوتر Slotonip 70A امکان ايجاد پوشش هيبريدي AAO/Ni-P بر روي آلياژهوايي 2024 موردبررسي قرار گرفت. به کمک اين پوشش نرخ خوردگي تا حدود92درصد در مقايسه با آلياژهوايي آندايزشده کاهش پيدا کرد. اين کاهش نرخ خوردگي در حالي بود که با انجام عمليات حرارتي پوشش در دماهاي 200، 400 و600 درجه سانتي گراد مشخص شد سختي پوشش هيبريدي پس از عمليات حرارتي در 400 درجه سانتي گراد به دليل تشکيل ذرات سخت مانند فسفيدنيکل تا1190 ويکرز افزايش مي يابد که مقدار قابل‌توجهي براي آلومينيم محسوب مي‌شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی